石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃母粒及其制備方法，特別地涉及一種石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/m*K。在航空航天、新材料、新能源、電子等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。在石墨烯的實(shí)際應(yīng)用中，聚合物/石墨烯納米復(fù)合材料被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的方向之一。聚合物/石墨烯復(fù)合材料主要優(yōu)勢性能在于六大方面，即高導(dǎo)熱系數(shù)、高絕緣、高阻燃、高機(jī)械強(qiáng)度、低密度、低成本、易加工，這些性能都具有革命性。
[0003]層狀雙氫氧化物L(fēng)DH是指理想組成為[N2' _ x M3+x.(OH) 2 ]x+ (Ah_ ) x/h.mH20的一類典型的陰離子型插層納米材料，其中N2+為二價(jià)金屬離子，包括:Mg2+、Ca2+、Ba2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Cr2+、Co2+、Ni2+ ;M3+為三價(jià)金屬離子，包括 Al 3+、Fe3+、Co3+、Ni3+。A 為陰離子，包括N03_、Cl_、C032_及SO廣，簡記為NnM/A-LDH，η為N2+與M 3+的摩爾比。LDH作為一種納米改性劑，在高分子材料領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，可以用作阻燃抑煙劑、生物/醫(yī)用材料、紫外/紅外吸收材料等。近年來，特別是聚合物/LDH復(fù)合材料得到了研宄者的廣泛關(guān)注。
[0004]聚合物納米復(fù)合材料是通過將納米添加劑分散在聚合物基體中制得，但由于納米填料的比表面較大，具有固有的范德華力，納米材料非常容易團(tuán)聚，因此將納米尺寸的功能填料在聚合物基體中的均勻分散是聚合物納米復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)。目前，制備聚合物納米復(fù)合材料的方法有溶液復(fù)合法、原位聚合法和熔融共混法，其中前兩種方法易于實(shí)現(xiàn)納米材料在聚合物基體中的均勻分散，但是使用了大量的有機(jī)溶劑，導(dǎo)致成本高、污染大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。而熔融共混法制備復(fù)合材料，如果很容易導(dǎo)致納米填料分散不均，從而影響復(fù)合材料的最終性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供上述石墨烯/LDH無鹵阻燃母粒的制備方法。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒，其特征在于該母粒的組成及重量份數(shù)為:
石墨烯/層狀雙氫氧化物復(fù)合物20?90份抗氧劑0.5?2份載體10?80份；
所述的載體為聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酰胺中的至少一種。
[0008]上述的石墨烯/層狀雙氫氧化物(LDH)復(fù)合物的具體制備方法為:
a.將LDH、有機(jī)溶劑按照質(zhì)量比0.05~0.5加入反應(yīng)器中，超聲3~24小時(shí)，之后在1000~10000r/min下離心10~120分鐘，將得到的混合物A過濾，干燥，備用；
(2)將石墨烯、有機(jī)溶劑按照質(zhì)量比0.05-0.5加入反應(yīng)器中，超聲3~24小時(shí)，之后在1000~10000r/min下離心10~120分鐘，將得到的混合物B過濾，干燥，備用；
(3)將步驟(I)所得混合物A、步驟(2)所得混合物B、表面活性劑按照質(zhì)量比45-20:45-20:40-10加入反應(yīng)器中混合均勻，超聲0.5-3小時(shí)，之后在1000~5000r/min下離心10~60分鐘，干燥，粉碎，得到石墨烯/LDH復(fù)合物。
[0009]上述的表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560、KH570中的一種或兩種；所述的有機(jī)溶劑為無水乙醇或二甲基甲酰胺(DMF)。
[0010]上述的LDH 指理想組成為[N2' - x M3+x.(OH) 2]x+ (Ah_ ) x/h.mH20 的一類典型的陰離子型插層納米材料，其中N2+為二價(jià)金屬離子，包括:Mg2+、Ca2+、Ba2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Cr2\Co2+、Ni2+ ;M3+為三價(jià)金屬離子，包括 Al 3+、Fe3+;A 為陰離子，包括 NO 3_、Cr、C032-、S042-，簡記為 NnM/A-LDH。
[0011]上述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168中的一種或兩種。
[0012]一種上述的石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為:將石墨烯/層狀雙氫氧化物復(fù)合物100°C下干燥2h，將干燥好的石墨烯/LDH復(fù)合物，與載體、抗氧劑一起加入高速混合機(jī)中，高速攪拌混合10~30min，預(yù)混得到原料混合物；將所得到的原料混合物加入擠出機(jī)中，加熱熔融混合，造粒，得到無鹵阻燃母粒。
[0013]上述的石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒的制備方法，其特征在于所述的擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)、往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)或密煉機(jī)-單螺桿擠出機(jī)中的一種；所述的擠出機(jī)的加工溫度為170~245°C。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出效果是:本發(fā)明提供的本發(fā)明制備的母粒使用的有機(jī)溶劑少，減少生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，同時(shí)大大減低生產(chǎn)成本，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，該母粒采用多尺度復(fù)合技術(shù)以及母粒技術(shù)，能很好的解決復(fù)合材料制備過程中的喂料難、分散不均勻以及性能提高的單一性等問題。最終實(shí)現(xiàn)采用母粒制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能和阻燃性能得到明顯提高，并適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0015]本發(fā)明提供的制備方法，工藝合理、操作方便、控制精確，易于產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】
[0016]圖1為使用了實(shí)施例1制備的無鹵阻燃母粒制備的復(fù)合材料的HRR數(shù)據(jù)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1:
本實(shí)施例提供的石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒，其由如下重量份數(shù)的組分制備而成:
石墨烯/ LDH復(fù)合物90份抗氧劑I份載體80份；
所述的石墨烯/ LDH復(fù)合物的制備方法，具體步驟如下:
(1)將LDH、有機(jī)溶劑按照質(zhì)量比20:80加入反應(yīng)器中，超聲3小時(shí)，之后在10000r/min下離心60分鐘，將得到的混合物A過濾，干燥，備用；
(2)將石墨烯、有機(jī)溶劑按照質(zhì)量比10:90加入反應(yīng)器中，超聲3小時(shí)，之后在1000r/min下離心60分鐘，將得到的混合物B過濾，干燥，備用；
(3)將步驟(I)所得混合物A、步驟(2)所得混合物B、表面活性劑按照質(zhì)量比30:30:40加入反應(yīng)器中混合均勻，超聲3小時(shí)，之后在1000r/min下離心60分鐘，干燥，研磨，得到石墨烯/LDH復(fù)合物。
[0018]所述的表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550 ;所述的有機(jī)溶劑為無水乙醇。所述的LDH為 Mg2Al/C03-LDHo
[0019]所述的抗氧劑為抗氧劑1010 ;所述的載體為聚碳酸酯。
[0020]一種石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒的制法，其包括以下步驟:
(1)按照如下比例準(zhǔn)確稱量原料:
石墨烯/LDH復(fù)合物 90份抗氧劑I份
載體80份；
(2)將石墨烯/LDH復(fù)合物100°C下干燥2h，將干燥好的石墨烯/LDH復(fù)合物，與載體、抗氧劑一起加入高速混合機(jī)中，高速攪拌混合lOmin，預(yù)混得到原料混合物；
(3)將步驟(2)得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，造粒，得到無鹵阻燃母粒。
[0021]實(shí)施例2:
本實(shí)施例提供的石墨烯/層狀雙氫氧化物無鹵阻燃母粒，與實(shí)施例1基本相同，其不同之處