【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环氧树脂阻燃，尤其涉及一种石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂。
技术介绍
1、环氧树脂具有优异的热性能，机械性能，耐化学品性能以及尺寸稳定性能等优点，在很多领域得到了广泛应用。而纯环氧树脂的氧指数仅为20％左右，极易燃烧，使其应用受到了很大的限制，因此改善其阻燃性能是当今研究的热点之一。
2、目前，用于环氧树脂等树脂材料的阻燃剂主要有卤素阻燃剂、无卤阻燃剂。由于卤素阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，因此卤素阻燃剂的使用逐渐受到了限制，而无卤阻燃剂成为阻燃材料市场的主流。
3、无卤阻燃剂主要有金属氢氧化物阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机氮系阻燃剂、硅系阻燃剂等阻燃体系。研究表明，两种或者两种以上的阻燃剂混合使用可以达到协同阻燃的效果，尤其是磷系阻燃剂和氮系阻燃剂。然而，传统的氮系阻燃剂或磷系阻燃剂仍然存在阻燃效率低的问题，并且各阻燃剂间的相容性较差，当将其加入到环氧树脂中以提高树脂阻燃性能的同时也会降低树脂的力学性能；因此，亟需开发一种阻燃效率高，且能够兼顾环氧树脂优异力学性能的阻燃剂。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，所述复合阻燃剂能够从分子水平上复合磷系和氮系阻燃剂，当用于环氧树脂材料中，不仅具有优异的阻燃效率，还可显著改善所述环氧树脂材料的阻燃和力学性能。
2、本专利技术提出的一种石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷
3、本专利技术中，所述复合阻燃剂的结构示意如下所示，具体合成方法参照下述实施例：
4、
5、上述结构的复合阻燃剂中同时在分子链上键合有石墨烯、有机硅和三聚氰胺磷酸盐的结构，三者经过这种方式组合后形成了高效协同的阻燃体系：一方面，分子链中含有的磷和氮元素可以构成p-n协同阻燃效应，其可以在基体表面生成均匀致密的炭质层，发挥良好的隔热、隔氧、阻燃和抑烟作用；另一方面，硅元素的存在既可以在燃烧时生成致密二氧化硅陶瓷相，又能促进基体脱水炭化，从而起到较好的隔绝效果；还有就是，石墨烯的片层结构受热也会形成致密碳层；可见在阻燃体系中，石墨烯、有机硅和三聚氰胺磷酸盐的共同协效作用将发挥更有效的阻燃效果；更进一步的是，该复合阻燃剂中还含有氨基等活性基团，其能够参与环氧树脂的固化反应，并与环氧树脂相互交联形成特殊的网络结构，既可以极大地提高阻燃剂与环氧树脂基体的相容性，不易产生阻燃剂迁移现象，并发挥持久阻燃效果，又能使包含该阻燃剂的环氧树脂材料的刚性和力学性能显著提高。
6、本专利技术中，相比于传统直接加入三聚氰胺磷酸盐的阻燃剂，所述复合阻燃剂相当于利用有机硅和无机氧化石墨烯将三聚氰胺磷酸盐包裹起来，不仅可以提高无机磷-氮系阻燃剂在基团中的相容性，更能够提高其阻燃效果。
7、优选地，所述三聚氰胺化石墨烯是将氧化石墨烯与三聚氰胺、缩合剂进行缩合反应制得。
8、本专利技术中，利用氧化石墨烯表面所含有的羧基和三聚氰胺的氨基进行缩合反应，得到表面接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯，即为所述三聚氰胺化石墨烯。
9、优选地，所述缩合剂为二环己基碳二亚胺dcc或二异丙基碳二亚胺dic中的至少一种；
10、优选地，所述氧化石墨烯、三聚氰胺和缩合剂的质量比为10:4-6:0.1-1。
11、优选地，所述磷酸化低聚倍半硅氧烷是将氨基化低聚倍半硅氧烷nh2-poss与甲醛、亚磷酸进行膦酸化反应制得。
12、本专利技术中，利用氨基化低聚倍半硅氧烷nh2-poss具有的氨基和甲醛、亚磷酸进行膦酸化反应，得到具有有机磷酸基团的低聚倍半硅氧烷，即为所述磷酸化低聚倍半硅氧烷。
13、优选地，所述氨基化低聚倍半硅氧烷nh2-poss是将氨基化硅烷偶联剂进行水解缩合反应制得；
14、优选地，所述氨基硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷或n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
15、优选地，所述氨基低聚倍半硅氧烷nh2-poss、甲醛和亚磷酸的质量比为10:0.5-2:1-2。
16、优选地，所述三聚氰胺化石墨烯与磷酸化低聚倍半硅氧烷的质量比为10:3-7。
17、本专利技术还提出一种阻燃环氧树脂材料，其包含环氧树脂、固化剂和上述复合阻燃剂。
18、优选地，按重量份计，所述材料包括环氧树脂100份、固化剂1-20份、复合阻燃剂10-40份。
19、优选地，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂或酚醛环氧树脂中的至少一种；
20、优选地，所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或酚醛树脂中的至少一种，所述胺类固化剂为4，4′-二氨基二苯甲烷、二乙烯三胺、聚酰胺或聚醚胺中的至少一种。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
22、(1)与现有阻燃剂相比，本专利技术所述复合阻燃剂采用三聚氰胺化石墨烯与磷酸化低聚倍半硅氧烷反应成盐，其所得复合阻燃剂中形成的三聚氰胺磷酸盐结构克服了一般三聚氰胺磷酸盐阻燃剂添加量大、易产生腐蚀性气体、影响材料力学性能和对环境有污染等缺点；与此同时，本专利技术所述复合阻燃剂还具有一定的高分子特性，与环氧树脂基体能够很好相容，对基体理化性能影响很少；此外，本专利技术所述复合阻燃剂受热时可发生p-n协同阻燃效应，并在基体表面生成均匀致密的炭质层，从而具有良好的隔热、隔氧、阻燃和抑烟作用，并可有效阻止熔融滴落现象，阻止火焰的传播和蔓延。
23、(2)本专利技术所述复合阻燃剂具有非常好的的协同阻燃性能、抗熔滴性能和改善材料的综合力学性能；与此同时石墨烯、有机硅和三聚氰胺磷酸盐的化学键合使得无卤阻燃体系具有较高的耐热稳定性和结炭性能，当用于制备阻燃环氧树脂材料时，有利于所述材料燃烧生成多孔致密的隔热层结构，并隔绝物质与能量传递，从而有效提高所述无卤阻燃体系的阻燃性能。
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1.一种石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述复合阻燃剂是由三聚氰胺化石墨烯与磷酸化低聚倍半硅氧烷反应成盐制得。
2.根据权利要求1所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述三聚氰胺化石墨烯是将氧化石墨烯与三聚氰胺、缩合剂进行缩合反应制得。
3.根据权利要求2所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述缩合剂为二环己基碳二亚胺DCC或二异丙基碳二亚胺DIC中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述磷酸化低聚倍半硅氧烷是将氨基化低聚倍半硅氧烷NH2-POSS与甲醛、亚磷酸进行膦酸化反应制得。
5.根据权利要求4所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述氨基化低聚倍半硅氧烷NH2-POSS是将氨基硅烷偶联剂进行水解缩合反应制得；
6.根据权利要求4或5所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述氨基化低聚倍半硅氧烷NH2-POSS、甲醛和亚磷酸的质量比为1
7.根据权利要求1-6任一项所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述三聚氰胺化石墨烯与磷酸化低聚倍半硅氧烷的质量比为10:3-7。
8.一种阻燃环氧树脂材料，其特征在于，所述材料包含环氧树脂、固化剂和权利要求1-7任一项所述复合阻燃剂。
9.根据权利要求8所述阻燃环氧树脂材料，其特征在于，按重量份计，所述材料包括环氧树脂100份、固化剂1-20份、复合阻燃剂10-40份。
10.根据权利要求8或9所述阻燃环氧树脂材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂或酚醛环氧树脂中的至少一种；
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述复合阻燃剂是由三聚氰胺化石墨烯与磷酸化低聚倍半硅氧烷反应成盐制得。
2.根据权利要求1所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述三聚氰胺化石墨烯是将氧化石墨烯与三聚氰胺、缩合剂进行缩合反应制得。
3.根据权利要求2所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述缩合剂为二环己基碳二亚胺dcc或二异丙基碳二亚胺dic中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述磷酸化低聚倍半硅氧烷是将氨基化低聚倍半硅氧烷nh2-poss与甲醛、亚磷酸进行膦酸化反应制得。
5.根据权利要求4所述石墨烯-有机硅-三聚氰胺磷酸盐的复合阻燃剂，其特征在于，所述氨基化低聚倍半硅氧烷nh2-poss是将氨基硅烷偶联剂进行水解缩合反...
【专利技术属性】
技术研发人员：张旭文，张华婷，
申请(专利权)人：佛山市极研新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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