[发明专利]一种纳米片钠铝石/锡酸镧/氧化石墨烯复合阻燃改性PC/ABS合金的方法

摘要

本发明公开了一种纳米片钠铝石/锡酸镧/氧化石墨烯复合阻燃改性PC/ABS合金的方法，其包括氧化石墨烯包覆锡酸镧阻燃PC的制备、纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS的制备、阻燃PC/ABS合金的制备等步骤，本发明先采用氨水沉淀‑煅烧法制得氧化石墨烯包覆锡酸镧，再采用原位聚合法制得氧化石墨烯包覆锡酸镧阻燃PC；然后采用水热合成法制得纳米片钠铝石负载氧化石墨烯，再采用原位聚合法制得纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS；最后将氧化石墨烯包覆锡酸镧阻燃PC和纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS进行熔融共混制得PC/ABS合金，显著提高了PC/ABS合金的阻燃效率，使其阻燃性能可达UL‑94V‑0级。

主权项

一种纳米片钠铝石/锡酸镧/氧化石墨烯复合阻燃改性PC/ABS合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：氧化石墨烯包覆锡酸镧阻燃PC的制备：1a.将摩尔浓度为0.1mol/L的硝酸镧水溶液与摩尔浓度为0.1mol/L的锡酸钠水溶液按等体积混合，快速搅拌均匀，待用；1b.将氧化石墨烯粉体超声分散于水中，制得质量浓度为0.8‑1.4mg/mL的氧化石墨烯分散液，待用；1c.将步骤1a制得的溶液与步骤1b制得的氧化石墨烯分散液按照质量比2‑3:1混合，充分搅拌均匀加饱和氨水溶液调节体系PH至10‑12，在室温下搅拌反应3‑5h，反应结束后静置陈化24‑48h，在80‑90℃水浴温度下搅拌至液体完全蒸发，然后将得到的固体用蒸馏水清洗至中性，真空干燥，研磨，过200‑400目筛，然后在氮气保护下以5‑7℃/min的速率升温至460‑540℃，保温1‑2h，再以4‑6℃/min的速率升温至720‑780℃，保温1.5‑2.5h，再在氦气保护下以3‑5℃/min的速率降温至340‑390℃，保温0.5‑1h，再以2‑4℃/min的速率升温至800‑850℃，保温2‑3h，再在二氧化碳保护下以1‑3℃/min的速率降温至610‑670℃，保温1‑2h，再以2‑4℃/min的速率降温至240‑280℃，保温0.5‑1h，空冷至常温即得氧化石墨烯包覆锡酸镧；1d.按照摩尔比1:2将双酚A、碳酸二甲酯在常压下混合均匀，再加入相当于双酚A质量1‑2%的单丁基氧化锡和1‑2%的三苯基膦，在氮气保护下油浴加热至180‑200℃，搅拌反应6‑9h，然后在130‑150℃温度下减压蒸馏出未反应的碳酸二甲酯，得到淡黄色粘稠物双酚A二丁基碳酸酯；1e.按照质量比3‑4:1将双酚A二丁基碳酸酯和氧化石墨烯包覆锡酸镧混合，超声分散1‑2h，然后油浴加热至180‑200℃，搅拌反应4‑6h，在130‑150℃温度下减压蒸馏出未反应的碳酸二甲酯，熔融聚合得到粗聚碳酸酯，然后用二氯甲烷溶解，再用乙醇沉淀，过滤，真空干燥至恒重，即得所需的阻燃PC；（2）纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS的制备：2a.将氧化石墨烯加水搅拌制成质量浓度为1‑2mg/mL的氧化石墨烯分散液，再加入相当于氧化石墨烯质量10‑15%的氢氧化铝，充分搅拌均匀，超声分散20‑30min，然后按照碳酸氢钠与氢氧化铝摩尔比为16:1加入碳酸氢钠，充分搅拌均后用质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节体系PH至9‑10，水浴加热至80‑90℃，搅拌反应2‑4h，反应结束后快速冷却至常温，8000‑10000r/min离心分离20‑40min，然后沉淀物用蒸馏水清洗至中性，再用体积分数为95%的乙醇溶液洗涤3‑4次后于70‑80℃温度下干燥24‑36h，即得纳米片钠铝石负载氧化石墨烯；2b.按质量比3‑5:0.01‑0.02:0.1‑0.2:0.02‑0.03:5‑7称取丁二烯、叔十二碳硫醇、歧化松香酸皂、碳酸钾和水，然后在水中依次加入歧化松香酸皂、叔十二碳硫醇、碳酸钾、过硫酸钾，充分搅拌搅拌均匀，抽真空，用氮气置换三次，加入丁二烯，预乳化10‑15min后在30‑40min内升温至60‑70℃，搅拌反应10‑15h，降温出料，即得聚丁二烯胶乳；2c.在聚丁二烯胶乳中加入相当于聚丁二烯胶乳质量10‑15%的纳米氧化锡锑/煅烧碱式氯化镁复合材料，充分搅拌均匀，然后再依次加入相当于聚丁二烯胶乳质量0.2‑0.4%的歧化松香酸皂、0.2‑0.3%的焦磷酸钠、0.1‑0.2%的葡萄糖和0.3‑0.4%的硫酸亚铁，通N2保护，水浴加热至50‑60℃，搅拌20‑30min，再加入相当于聚丁二烯胶乳质量50‑60%的苯乙烯、20‑30%的丙烯腈、0.1‑0.3%的过氧化氢异丙苯和0.05‑0.1%的叔十二碳硫醇，水浴加热至60‑70℃，搅拌2‑4h，然后升温至65‑75℃，搅拌30‑40min，待温度降至45‑55℃时，加入相当于聚丁二烯胶乳质量0.04‑0.08%的抗氧剂，搅拌0.5‑1h，取出乳液经破乳、凝聚、脱水、干燥即得所需的阻燃ABS；阻燃PC/ABS合金的制备：按照质量比1‑2:4‑6称取纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS和氧化石墨烯包覆锡酸镧阻燃PC；然后将氧化石墨烯包覆锡酸镧阻燃PC与总质量40‑50%的纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS混合，在70‑90℃下混炼4‑8min，再加入到双螺杆挤出机中进行第一次挤出造粒；最后将得到的粒料与余下的纳米片钠铝石负载氧化石墨烯阻燃ABS混合，在60‑80℃下混炼5‑10min，再加入到双螺杆挤出机中进行第二次挤出造粒，即得所需的阻燃PC/ABS合金。