一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料的制法和应用的制作方法

本发明涉及新材料，具体为一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料的制法和应用。

背景技术：

1、石墨烯是一种新型二维碳纳米材料，石墨烯具有独特的光学、电学、力学等特性，在高分子材料、新能源等方面具有广阔的应用前景，近年来石墨烯在阻燃领域也有着重要的应用，cn201810215989.6《一种含磷氮硅聚合物改性氧化石墨烯阻燃剂及其制备方法》，公开了含磷氮硅聚合物改性石墨烯，作为阻燃剂，具有很好的阻燃效果，但是石墨烯也存在明显的缺陷，如易团聚，分散性差、单一的石墨烯很难起到有效的阻燃效果，将氮系阻燃剂、磷系阻燃剂等与石墨烯复配，可以形成复合阻燃剂，可以发挥石墨烯和阻燃剂的协效作用，更好地应用中高分子材料阻燃中。

2、丙烯酸树脂是一种热塑性或热固性树脂，通过丙烯酸甲酯等含烯基的聚合单体通过聚合得到的，丙烯酸树脂涂料的粘合性好、耐溶剂性强、易返工等优点，在汽车、电器、卷钢等产品上应用广泛，但是丙烯酸树脂的阻燃性较差，限制了其实际工业发展和应用，因此需要增强丙烯酸树脂的阻燃性，将磷系阻燃剂和石墨烯复配，改善丙烯酸树脂涂料的阻燃性有效的策略。

3、(一)解决的技术问题

4、针对现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料的制法和应用，改善了石墨烯的团聚性，同时赋予了丙烯酸树脂涂料优异的阻燃性。

5、(二)技术方案

6、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，所述阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料的制法如下：

7、(1)向反应容器中加入乙醇溶剂和氨基化石墨烯，超声分散处理然后加入二芳醛基磷酰胺化合物(c20h17n2o3p)，加热进行反应，然后离心分离，乙醇和二氯甲烷洗涤并干燥，制得芳醛基磷酰胺化石墨烯。

8、(2)向反应容器中加入溶剂和助溶剂，加入芳醛基磷酰胺化石墨烯，超声分散处理然后加入n-(4-氨基苯基)马来酰亚胺，加热进行反应，然后离心分离，蒸馏水、乙醇和二氯甲烷洗涤并干燥，制得马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯。

9、(3)向蒸馏水中加入丙烯酸正丁酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯，搅拌溶解后加入马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯，配置聚合单体溶液，将过氧化二苯甲酰加入到蒸馏水中，配置成引发剂溶液。

10、(4)然后取1/4体积的聚合单体溶液，滴加引发剂溶液，加热至60-85℃预聚反应30-60min，然后再加入剩余的3/4体积的聚合单体溶液，聚合反应2-5h，反应后加入有机硅消泡剂、成膜助剂、流平剂，高速乳化后，制得阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料。

11、优选的，所述步骤(1)中氨基化石墨烯的质量份数为100份、二芳醛基磷酰胺化合物为35-80份。

12、优选的，所述步骤(1)中反应在50-75℃中进行6-18h。

13、优选的，所述步骤(2)中溶剂为冰醋酸、助溶剂为乙醇。

14、优选的，所述步骤(2)中芳醛基磷酰胺化石墨烯的质量份数为100份、n-(4-氨基苯基)马来酰亚胺为60-150份。

15、优选的，所述步骤(2)中反应在60-90℃中进行10-30h。

16、优选的，所述步骤(3)中丙烯酸正丁酯的质量份数为100份、丙烯酸为2-7份、丙烯酸甲酯为40-70份、丙烯酸羟乙酯为4-10份、马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯为1.5-6份、过氧化二苯甲酰为3-8份。

17、(三)有益的技术效果

18、与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：

19、该一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，以含有两个醛基官能团的二芳醛基磷酰胺化合物，作为含磷阻燃小分子，其中一个醛基与氨基化石墨烯发生席夫碱反应，得到芳醛基磷酰胺化石墨烯，从而将芳醛基磷酰胺化合物化学接枝到石墨烯表面，然后引入的磷酰胺化合物的另一个芳醛基再与n-(4-氨基苯基)马来酰亚胺的氨基反应，得到马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯，从而将马来酰亚胺基团进一步化学接枝到石墨烯表面。

20、以马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯原位聚合位点，石墨烯接枝的马来酰亚胺基团作为烯基聚合中性，在过氧化二苯甲酰的引发作用下，使丙烯酸正丁酯等单体，在石墨烯表面原位接枝聚合，得到石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，石墨烯通过化学接枝作用，与丙烯酸树脂有机结合，改善了石墨烯与丙烯酸树脂的界面相容性，克服了石墨烯的团聚问题，并且石墨烯表面的马来酰亚胺基磷酰胺小分子作为构成氮磷阻燃体系，与石墨烯复配形成复合阻燃剂，在燃烧过程中，马来酰亚胺基磷酰胺小分子可以成为氮气、氮氧化物等不可燃气体，以及产生具有强吸水性磷氧化物，可以促进成炭，与石墨烯形成连续的炭阻隔层，起到抑烟、防熔滴的效果，马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯通过原位聚合和化学接枝，对丙烯酸树脂涂料的阻燃性有着显著的增强。

技术实现思路

技术特征：

1.一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料的制法如下：

2.根据权利要求1所述的阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述步骤(1)中氨基化石墨烯的质量份数为100份、二芳醛基磷酰胺化合物为35-80份。

3.根据权利要求1所述的阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述步骤(1)中反应在50-75℃中进行6-18h。

4.根据权利要求1所述的阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述步骤(2)中溶剂为冰醋酸、助溶剂为乙醇。

5.根据权利要求1所述的阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述步骤(2)中芳醛基磷酰胺化石墨烯的质量份数为100份、n-(4-氨基苯基)马来酰亚胺为60-150份。

6.根据权利要求1所述的阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述步骤(2)中反应在60-90℃中进行10-30h。

7.根据权利要求1所述的阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，其特征在于：所述步骤(3)中丙烯酸正丁酯的质量份数为100份、丙烯酸为2-7份、丙烯酸甲酯为40-70份、丙烯酸羟乙酯为4-10份、马来酰亚胺基磷酰胺化石墨烯为1.5-6份、过氧化二苯甲酰为3-8份。

技术总结本发明涉及新材料技术领域，且公开了一种阻燃性的石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，丙烯酸正丁酯等单体，在石墨烯表面原位接枝聚合，得到石墨烯接枝丙烯酸树脂涂料，石墨烯通过化学接枝作用，与丙烯酸树脂有机结合，改善了石墨烯与丙烯酸树脂的界面相容性，克服了石墨烯的团聚问题，并且石墨烯表面的马来酰亚胺基磷酰胺小分子作为构成氮磷阻燃体系，与石墨烯复配形成复合阻燃剂，在燃烧过程中，马来酰亚胺基磷酰胺小分子可以成为氮气、氮氧化物等不可燃气体，以及产生具有强吸水性磷氧化物，可以促进成炭，与石墨烯形成连续的炭阻隔层，起到抑烟、防熔滴的效果，对丙烯酸树脂涂料的阻燃性有着显著的增强。技术研发人员：华福荣,孙小兰受保护的技术使用者：江西楚能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5