【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料用阻燃剂，更具体地，涉及一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、不饱和聚酯树脂(upr)作为一种常用的热固性树脂材料，具有优良的电性能、透明度、湿润性和耐腐蚀性等特点，被广泛应用于涂装家具、轨道交通、海洋船舶、城市建材以及风力开发等领域。但upr极易燃，其燃烧时会产生大量的有毒有害气体并伴有黑烟，极易引发火灾，造成大量人员伤亡和经济财产损失，需要对其进行阻燃改性以提高阻燃性。同时upr力学强度较低、脆性大，需要对其进行改性处理，提高力学性能。
2、随着各国对于环保问题的重视，传统的卤系阻燃剂因燃烧释放有毒和腐蚀性气体而被逐渐淘汰，而无毒环保的无卤阻燃剂逐渐成为卤系阻燃剂的替代品。在无卤阻燃剂中，9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)及其衍生阻燃剂具有很好的热稳定性和抗氧化性，可同时在凝聚相和气相中表现出阻燃作用。然而，大量添加dopo或其衍生阻燃剂增强聚合物阻燃性能的同时，聚合物材料的机械强度往往会有所降低，不利于聚合物材料的应用。因此，在聚合物材料的实际应用中，不仅要考虑聚合物材料的防火安全问题，还需要保证聚合物材料具备良好的力学强度。
3、石墨烯在聚合物燃烧过程中起到物理屏障的作用，可以抑制可燃气体的挥发，从而提高聚合物的阻燃性能。石墨烯由于自身存在范德华力和π-π键作用导致其易团聚，在聚合物基体中的分散性差。而作为石墨烯衍生物的氧化石墨烯(go)具有丰富的含氧官能团，这有利于go表面的功能化修饰。因此许多科研人员考虑通过对g
4、现有技术公开了一种功能化石墨烯阻燃剂，能够提高聚乳酸材料的阻燃性能。然而，该阻燃剂存在抑烟效果差、降低材料力学性能等缺点。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有阻燃剂抑烟效果不佳、降低材料力学性能的缺点，提供一种磁性功能性氧化石墨烯阻燃剂的制备方法。可显著提高不饱和聚酯树脂等材料的阻燃、抑烟性能和力学性能。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂。
3、本专利技术的另一目的在于提供一种不饱和聚酯树脂复合阻燃材料。
4、本专利技术的另一目的在于提供一种不饱和聚酯树脂复合阻燃材料的制备方法。
5、本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
6、一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
7、s1.制备含磷氧化石墨烯：通过三氯氧磷、dopo-oh与氧化石墨烯混合反应，得到含磷氧化石墨烯；
8、s2.将s1中的含磷氧化石墨烯与钴源、铁源以及ph调节剂在溶剂中混合水热反应，得到磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂；
9、其中，所述步骤s2中，用ph调节剂调节混合溶液ph值为9～10，混合溶液搅拌均匀后需超声分散0.5～1h。之后将混合溶液转移至聚四氟乙烯水热反应釜中，设定反应釜初始气压为1～3mpa，且水热反应温度为180～220℃，反应时间为6～10h。
10、本专利技术步骤s1通过三氯氧磷、dopo-oh与氧化石墨烯混合反应，可以将dopo等含磷官能团接枝到氧化石墨烯。本专利技术步骤s2将s1中的含磷氧化石墨烯与钴源、铁源以及ph调节剂在溶剂中混合水热反应，可以将cofe2o4纳米颗粒合成负载于氧化石墨烯表面。
11、本专利技术的磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂(mfgo)，利用氧化石墨烯(go)的高比表面积，可为具备高磁性、阻燃抑烟功能的cofe2o4纳米颗粒提供原位生长的载体，制备得到的磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂，具有石墨烯、含磷阻燃剂、铁酸钴的特定功能性，三者协同作用提高了不饱和聚酯树脂的阻燃抑烟性能和力学性能。
12、步骤s2中，溶剂可以为乙二醇。
13、步骤s2中，水热反应完成后，还包括后处理：用无水乙醇和去离子水多次洗涤产物至上清液ph值为中性，冷冻干燥24h后密封保存。
14、优选地，s1中，含磷氧化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
15、s11.在惰性气体氛围中，将三氯氧磷、三乙胺和氧化石墨烯分散液在n-n二甲基甲酰胺溶剂中混合反应，反应温度为5～10℃，反应时间为1～3h；然后在25～35℃反应1～3h，得到混合溶液；
16、s12.将dopo-oh与s11中的混合溶液混合反应，得到含磷氧化石墨烯；
17、s12中，反应温度为65～75℃，反应时间为6～8h；
18、所述氧化石墨烯、三氯氧磷、三乙胺、dopo-oh的的摩尔比为1：(0.65～0.87)：(2.28～2.98)：(1.95～2.61)。
19、其中，s11.中，所述惰性气体氛围可以为高纯氮气或氩气。
20、s11.中，在5～10℃反应后，再在25～35℃下反应，有利于三氯氧磷与氧化石墨烯充分反应，从而在s2步骤提高dopo-oh的接枝率。
21、s12中，反应温度为70℃，稍高的反应温度有利于减少含磷氧化石墨烯的合成时间。
22、在s12后，还包括后处理步骤：用无水乙醇和去离子水各抽滤2～4次，再冷冻干燥24h，研磨后密封保存，得到含磷氧化石墨烯。
23、优选地，s2中，所述钴源为六水合氯化钴或六水合硝酸钴中的一种或几种；所述铁源为六水合氯化铁或六水合硝酸铁中的一种或几种；所述ph调节剂为醋酸钠、氨水或氢氧化钠中的一种或几种；所述溶剂为乙二醇、n-n二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种或几种。
24、优选地，ph调节剂为醋酸钠，醋酸钠的反应更温和，磁性氧化石墨烯杂化物中铁酸钴成型可能更好。
25、优选地，步骤s2中，钴源和铁源的摩尔比为1:(1.9～2.1)。
26、氧化石墨烯go可以石墨粉为原料自制得到，也可以购买得到。
27、氧化石墨烯的自制方法为：以石墨粉、高锰酸钾和硝酸钠为原料，采用hummers法制备得到。
28、本专利技术还保护一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂，所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂通过上述任一项所述制备方法制备得到。
29、本专利技术还保护上述所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂在提高热固性树脂阻燃性能中的应用，所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂和/或环氧树脂。
30、本专利技术的磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂可以广泛应用于热固性树脂材料，例如不饱和聚酯树脂材料或者环氧树脂。
31、本专利技术的磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂尤其适用于提高不饱和聚酯树脂材料阻燃性能、烟气抑制性能和力学性能。
32、本专利技术还保护一种不饱和聚酯树脂复合阻燃材料，包括上述所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂，所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂在所述不饱和聚酯树脂复合阻燃材料中的质量分数为0.5％～3％。
33、作为纳米阻燃剂，一般为了凸显其阻燃效果好都是添加少于百分之五，且纳米本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，S2中，所述钴源为六水合氯化钴或六水合硝酸钴中的一种或几种；所述铁源为六水合氯化铁或六水合硝酸铁中的一种或几种；所述pH调节剂为醋酸钠、氨水或氢氧化钠中的一种或几种；所述溶剂为乙二醇、N-N二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种或几种。
4.如权利要求1所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，钴源和铁源的摩尔比为1:(1.9～2.1)。
5.一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂，其特征在于，所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂通过权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到。
6.权利要求5所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂在提高热固性树脂阻燃性能中的应用，其特征在于，所述热固性树脂为不饱和聚酯树脂和/或环氧树脂。
7.一种不饱和聚酯树脂复合阻燃材料，其特征在于，包括权利要求5所述磁性功能化氧化石墨
8.权利要求7所述不饱和聚酯树脂复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将权利要求5所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂、引发剂在不饱和聚酯溶液混合，置于旋转水平磁场中，热固化，得到不饱和聚酯树脂复合阻燃材料；
9.如权利要求8所述不饱和聚酯树脂复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述旋转水平磁场由两组磁铁组成，所述两组磁铁的平行间距为18～26cm，旋转平台的转速为17～21r/min，旋转定向排列的时间为3～4h。
10.如权利要求7所述不饱和聚酯树脂复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，引发剂为过氧化苯甲酰。
...【技术特征摘要】
1.一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，s2中，所述钴源为六水合氯化钴或六水合硝酸钴中的一种或几种；所述铁源为六水合氯化铁或六水合硝酸铁中的一种或几种；所述ph调节剂为醋酸钠、氨水或氢氧化钠中的一种或几种；所述溶剂为乙二醇、n-n二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的一种或几种。
4.如权利要求1所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，钴源和铁源的摩尔比为1:(1.9～2.1)。
5.一种磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂，其特征在于，所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂通过权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到。
6.权利要求5所述磁性功能化氧化石墨烯阻燃剂在提高热固性树脂阻燃性能...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴康，唐涛，李伟锦，林楚彬，霍骏杰，邵巧玲，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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