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聚合物納米復(fù)合材料阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-9 18:49:25 |
聚合物納米復(fù)合材料既具有高聚物本身的優(yōu)點，又兼?zhèn)淞思{米粒子的特異屬性，因而使其具有全新的性質(zhì)和功能，如高強度、高模量、高韌性、高耐熱性、高透明性、高導(dǎo)電性以及對油和氣體的高阻隔性等，使其在力學(xué)、催化、功能材料（光、電、磁、敏感等）領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
但是，聚合物納米復(fù)合材料中納米粒子的含量很低（一般＜５％），主要成分為碳元素和氫元素，受到高溫作用時會發(fā)生燃燒和分解，屬于易燃材料，在很大程度上限制了對其的應(yīng)用。并且，聚合物材料發(fā)生燃燒時，產(chǎn)生大量的光、熱和毒害性煙氣，極易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。
因此，聚合物納米復(fù)合材料阻燃劑能成為聚合物研究領(lǐng)域的一個重要課題。聚合物納米復(fù)合材料阻燃劑新型阻燃介質(zhì)石墨烯除了本身優(yōu)異的阻燃性能外，通過不同物質(zhì)對石墨烯進行化學(xué)修飾，進一步提高石墨烯的阻燃性能，從而也更優(yōu)化聚合物納米復(fù)合材料的火安全性能。
聚合物的火安全性指聚合物受到火源作用時的耐火性能，主要包括引燃溫度、燃燒熱值、煙氣主要成分、釋放量等。聚合物的燃燒過程主要有熱分解、點燃和燃燒等過程。聚合物的熱分解反應(yīng)主要有解聚反應(yīng)、消除反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)等。
熱分解產(chǎn)物有可燃性氣體、液體和固體等，其中，可燃性氣體是形成持續(xù)燃燒的必要和充分條件，主要有甲烷、乙烷、乙烯、甲醛、丙酮和一氧化碳等。聚合物材料被點燃后，釋放出的熱量促使聚合物的熱分解和燃燒反應(yīng)進一步加劇，形成循環(huán)燃燒。
聚合物的阻燃原理主要有３類：氣相阻燃機理、凝聚相阻燃機理和中斷熱交換阻燃機理。目前，提高聚合物阻燃性能的方法可以分為兩大類：一是通過分子設(shè)計，賦予聚合物分子阻燃元素或阻燃結(jié)構(gòu)，從而提高聚合物的阻燃性能；二是通過添加阻燃劑，提高聚合物材料的耐火性能。
其中，后者是塑料工業(yè)廣泛應(yīng)用的方法，具有技術(shù)成熟、成本低和加工方便等優(yōu)點。目前常用的聚合物納米復(fù)合材料阻燃劑有溴系阻燃劑、聚磷酸銨、氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷和三聚氰胺等，而石墨烯則具有更優(yōu)異的阻燃性能。
磷酸三苯酯tpp生產(chǎn)工藝
三氯氧磷直接法（熱法）和三氯化磷間接法（冷法）。
（1）熱法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，在不超過10℃以下，緩緩加入三氯氧磷，然后在回流濕度下反應(yīng)3-4h，冷卻至室溫后，反應(yīng)物經(jīng)水洗回收吡啶，用于燥硫酸鈉脫水，過濾除硫酸鈉，常壓下蒸餾回收苯；減壓蒸餾收集243-245℃/1.47KPa的餾分，經(jīng)冷卻、結(jié)晶、粉碎即得成品。
( 2 ）冷法 將苯酚溶解在吡啶和無水苯溶劑中，然后于40℃下滴加三氯化磷生成亞磷酸三苯酯，繼續(xù)在70℃下通入氯氣生成二氯代磷酸三苯酸，再于80℃下進行水解生成磷酸三苯酯。水解物經(jīng)水洗、堿中和、濃縮后進行減壓蒸餾得成品。精制方法：常含有苯酚、磷酸和酸性磷酸苯酯等雜質(zhì)。用乙醇或乙醇與溶劑汽油的混合液進行重結(jié)晶精制。
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，它是一種由碳原子以ｓｐ２雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，如圖１（ａ）所示。石墨烯具有奇異的特點與優(yōu)異的性質(zhì)，比如量子霍爾效應(yīng)，較高的模量、強度和電子遷移速率，巨大的比表面積，優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能等。
這些特點和性質(zhì)使得石墨烯在能源、電子、催化、生物醫(yī)藥和復(fù)合材料等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。目前，制備石墨烯的常用方法包括：機械剝離法、氧化石墨還原法、超聲波剝離法、氣相沉積法、碳化硅外延生長法、催化炭化法、切割碳ＣＮＴ法、電化學(xué)剝離法和溶劑熱法等。
其中，氧化石墨還原法具有產(chǎn)量高、成本低和原料容易獲得等優(yōu)點，是制備石墨稀最常用、最具前景的方法之一。與此同時，石墨烯中含有大量的含氧官能團，比如羥基、羧基和環(huán)氧基等，具有良好的化學(xué)活性。通過捕捉特定結(jié)構(gòu)或功能的目標(biāo)化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以對石墨烯表面進行化學(xué)修飾，從而改變石墨烯的物理和化學(xué)性質(zhì)。
石墨烯獨特的二維層狀結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的阻燃效應(yīng)，其二維片層結(jié)構(gòu)具有片層阻隔效應(yīng)，能夠延緩熱量的傳遞、熱解產(chǎn)物的擴散與逸出以及氧氣的擴散與混合。２０１０年，利用“ｈｕｍｍｅｒｓ”方法制備出氧化石墨烯（ＧＯ），并用自蔓延的方法將ＧＯ薄膜變成還原石墨烯薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，通過自蔓延方法得到的ｒＧＯ薄膜具有良好的火穩(wěn)定性。
此外，石墨烯還含有大量的含氧官能團，比如烴基、幾基和環(huán)氧基，能和聚合物基體之間通過化學(xué)鍵形成較強的界面作用，提高聚合物的熱穩(wěn)定性和火安全性。
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