本發(fā)明涉及高分子材料，具體為一種石墨烯改性阻燃聚氨酯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、聚氨酯是一種同時(shí)兼有塑性與彈性的嵌段共聚物，分子鏈中含有酯基、醚基、氨基甲酸酯基、脲基等基團(tuán)，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、彈性和良好的低溫柔順性，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、皮革等領(lǐng)域，但是其阻燃性能的不佳，影響其多領(lǐng)域使用，因此如何避免這一現(xiàn)象，是解決問題的關(guān)鍵。如專利cn114395160b公布了一種石墨烯改性聚氨酯復(fù)合材料及其制備方法，該發(fā)明提供的方法操作簡單、成本低、應(yīng)用廣泛且制備得到的復(fù)合材料熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能等綜合性能較好，但是其阻燃效果沒有得到改善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、（一）解決的技術(shù)問題
2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種石墨烯改性阻燃聚氨酯材料及其制備方法，具有較好的阻燃和拉伸效果。
3、（二）技術(shù)方案
4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，所述石墨烯改性阻燃聚氨酯材料包括以下重量組分：20-40重量份的石墨烯改性聚氨酯、80-100重量份的羥基磺酸鈉聚合物、2-6重量份的環(huán)氧納米二氧化硅。
5、優(yōu)選的，所述石墨烯改性聚氨酯的制備方法為：
6、（1）將5-7重量份的氧化石墨烯超聲分散到75-110重量份的二氯亞砜中，分散均勻后，在55-80℃下反應(yīng)4-8h，得到改性石墨烯；然后繼續(xù)加入2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪，在75-90℃下反應(yīng)4-6h，反應(yīng)后抽濾，洗滌，干燥，得到中間體1；
7、（2）將中間體1加入裝有n,n-二甲基甲酰胺的反應(yīng)器中，然后升溫，待完全溶解后，向其加入2,4-二羥基苯甲醛攪拌反應(yīng)8-10h，繼續(xù)加入亞磷酸二乙酯，在70-85℃下反應(yīng)6-12h，結(jié)束后減壓濃縮，洗滌，粗產(chǎn)物重結(jié)晶，得到三嗪基擴(kuò)鏈劑；
8、（3）將聚醚二元醇除水后和六亞甲基二異氰酸酯混合均勻，通入氮?dú)猓缓蟮渭佣鹿鹚岫』a催化劑，在50-80℃下反應(yīng)2-4h，進(jìn)行預(yù)聚，再加入三嗪基擴(kuò)鏈劑，攪拌繼續(xù)擴(kuò)鏈反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻、出料，得到石墨烯改性聚氨酯。
9、優(yōu)選的，所述（1）中改性石墨烯、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪的質(zhì)量比為1.5-2.3:1。
10、優(yōu)選的，所述（2）中中間體1、2,4-二羥基苯甲醛、亞磷酸二乙酯的質(zhì)量比為1:1.4-1.6:2.1-2.4。
11、優(yōu)選的，所述（3）中聚醚二元醇、六亞甲基二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫催化劑、三嗪基擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量比為1.2-1.3:1:0.01-0.03:0.6-0.9。
12、優(yōu)選的，所述羥基磺酸鈉聚合物的制備方法為：
13、s1.向丙酮溶劑中加入中間體1和丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯進(jìn)行溶解，然后滴加濃度為2-5%的氫氧化鈉溶液，在60-95℃下反應(yīng)8-14h，反應(yīng)后減壓濃縮除去溶劑，粗產(chǎn)物在乙醇中重結(jié)晶，得到磺酸鈉修飾三嗪基石墨烯；
14、s2.將3-6重量份的磺酸鈉修飾三嗪基石墨烯、4-9重量份的甲基丙烯磺酸鈉、2-5重量份的丙烯醇加入到n,n-二甲基甲酰胺溶劑中，溶解后加入0.4-0.6重量份的過硫酸銨引發(fā)劑，升溫反應(yīng)3-6h，反應(yīng)后減壓蒸餾除去溶劑，過濾、洗滌并干燥，得到羥基磺酸鈉聚合物。
15、優(yōu)選的，所述s1中中間體1、丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量比為1:2.2-2.5。
16、優(yōu)選的，所述石墨烯改性阻燃聚氨酯材料的制備方法為：將石墨烯改性聚氨酯、羥基磺酸鈉聚合物、環(huán)氧納米二氧化硅加入到雙螺桿擠出機(jī)中，共混溫度為180-190?℃，擠出溫度170-180℃，得到石墨烯改性阻燃聚氨酯材料。
17、（三）有益的技術(shù)效果
18、本發(fā)明通過將石墨烯改性聚氨酯、羥基磺酸鈉聚合物、環(huán)氧納米二氧化硅加入到雙螺桿擠出機(jī)中，共混擠出，得到石墨烯改性阻燃聚氨酯材料。
19、將改性石墨烯中的酰氯基團(tuán)和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的氨基進(jìn)行反應(yīng)，從而得到中間體1；將中間體1中的氨基和2,4-二羥基苯甲醛中的醛基進(jìn)行縮合反應(yīng)，繼續(xù)和亞磷酸二乙酯進(jìn)行加成反應(yīng)，引入了羥基，從而得到三嗪基擴(kuò)鏈劑；將聚醚二元醇除水后和六亞甲基二異氰酸酯混合均勻，然后滴加二月桂酸二丁基錫催化劑，進(jìn)行預(yù)聚，再加入三嗪基擴(kuò)鏈劑進(jìn)行反應(yīng)，從而得到石墨烯改性聚氨酯；將中間體1中的氨基和丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯進(jìn)行反應(yīng)，引入了烯基，從而得到磺酸鈉修飾三嗪基石墨烯；將磺酸鈉修飾三嗪基石墨烯、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯醇進(jìn)行聚合反應(yīng)，從而得到羥基磺酸鈉聚合物，同時(shí)提高了磺酸鈉基團(tuán)的取代度。
20、在共混擠出的過程中，石墨烯改性聚氨酯和羥基磺酸鈉聚合物的羥基會(huì)和環(huán)氧納米二氧化硅的環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，三者形成穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)，并且增加了彼此之間的界面相容性，提高了其力學(xué)性能。石墨烯改性聚氨酯和羥基磺酸鈉聚合物中的磷元素、三嗪基、磺酸鈉基團(tuán)都具有較好的阻燃性，共同構(gòu)成了阻燃體系，并且石墨烯本身就具有較好的阻燃性，同時(shí)減少了石墨烯的團(tuán)聚作用。
1.一種石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述石墨烯改性阻燃聚氨酯材料包括以下重量組分：20-40重量份的石墨烯改性聚氨酯、80-100重量份的羥基磺酸鈉聚合物、2-6重量份的環(huán)氧納米二氧化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述石墨烯改性聚氨酯的制備方法為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述（1）中改性石墨烯、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪的質(zhì)量比為1.5-2.3:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述（2）中中間體1、2,4-二羥基苯甲醛、亞磷酸二乙酯的質(zhì)量比為1:1.4-1.6:2.1-2.4。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述（3）中聚醚二元醇、六亞甲基二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫催化劑、三嗪基擴(kuò)鏈劑的質(zhì)量比為1.2-1.3:1:0.01-0.03:0.6-0.9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述羥基磺酸鈉聚合物的制備方法為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料，其特征在于，所述s1中中間體1、丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量比為1:2.2-2.5。
8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的石墨烯改性阻燃聚氨酯材料的制備方法，其特征在于，所述石墨烯改性阻燃聚氨酯材料的制備方法為：將石墨烯改性聚氨酯、羥基磺酸鈉聚合物、環(huán)氧納米二氧化硅加入到雙螺桿擠出機(jī)中，共混溫度為180-190?℃，擠出溫度170-180℃，得到石墨烯改性阻燃聚氨酯材料。