阅读说明：本技术 一种聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料及制备方法 (Polyphosphate grafted graphene flame-retardant modified nylon material and preparation method thereof ) 是由 李红梅 王桂平 曾欢 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及尼龙材料技术领域,且公开了一种聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料,以三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯作为复合阻燃剂,对尼龙6纤维进行改性,超支化含氮聚磷酸酯作为氮、磷协效阻燃剂,高温燃烧分解产生大量的氮气、氨气等不可燃气体,以及含氧磷酸衍生物,具有优异的抑烟性和促进成炭性,同时石墨烯在燃烧过程中形成连续的炭层,进一步抑制燃烧过程,从而显著增强尼龙材料的阻燃性能,并且通过调控复合阻燃剂的用量,对尼龙材料的力学强度的影响较小,使尼龙材料更好地应用在尼龙袋、包装用带等领域中。(The invention relates to the technical field of nylon materials, and discloses a polyphosphate ester grafted graphene flame-retardant modified nylon material, wherein triazine-based polyphosphate ester-modified graphene is used as a composite flame retardant to modify nylon 6 fibers, hyperbranched nitrogen-containing polyphosphate ester is used as a nitrogen and phosphorus synergistic flame retardant to generate a large amount of nitrogen, ammonia and other incombustible gases through high-temperature combustion decomposition, and an oxygen-containing phosphoric acid derivative.)

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料的制备方法包括以下步骤：

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:60-150:25-60，在20-40℃中进行酯化反应12-24h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:20-60:50-120:65-160，在20-50℃中进行原位超支化聚合反应20-40h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为0.5-2:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在260-300℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

实施例1

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:60:25，在20℃中进行酯化反应12h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:20:50:65，在20℃中进行原位超支化聚合反应20h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为0.5:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在260℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

实施例2

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:90:35，在40℃中进行酯化反应12h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:32:70:90，在30℃中进行原位超支化聚合反应24h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为1:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在300℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

实施例3

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:120:48，在30℃中进行酯化反应18h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:48:100:125，在40℃中进行原位超支化聚合反应30h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为1.5:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在280℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

实施例4

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:150:60，在40℃中进行酯化反应24h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:60:120:160，在50℃中进行原位超支化聚合反应40h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为2:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在300℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

对比例1

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:30:12，在40℃中进行酯化反应18h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:8:25:35，在30℃中进行原位超支化聚合反应30h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为0.2:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在280℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

对比例2

(1)以三乙胺作为促进剂，苯磷酰二氯和对氨基苯酚进行反应，制得分子式为C₁₈H₁₇N₂O₃P的双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯。

(2)将1,3,5-三嗪-三羧酸置于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，加入乙二酰氯，进行酰氯化处理，制得分子式为C₆O₃N₃Cl₃的1,3,5-三嗪-三酰氯。

(3)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂和羟基化石墨烯，超声分散后加入1,3,5-三嗪-三酰氯和反应促进剂吡啶，三者质量比为100:180:75，在40℃中进行酯化反应24h，减压蒸馏除去溶剂，使用三氯甲烷和乙醇洗涤沉淀，制得酰氯化三嗪修饰石墨烯。

(4)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化三嗪修饰石墨烯和敷酸剂三乙胺，超声均匀后再加入1,3,5-三嗪-三酰氯、双(4-氨基苯基)苯基膦酸酯，四者质量比为10:75:145:190，在50℃中进行原位超支化聚合反应20h，加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂进行溶剂，离心分离除去溶剂，分别使用N,N-二甲基甲酰胺溶剂、三氯甲烷和乙醇洗涤产物，制得三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯。

(5)将质量比为2.5:100的尼龙6纤维、三嗪基聚磷酸酯-修饰石墨烯熔融共混，在300℃中进行高速熔融纺丝处理，制得聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料。

使用RF2186垂直燃烧性测试仪，测试聚磷酸酯接枝石墨烯阻燃改性尼龙材料的UL94防火等级。

使用HY-2010拉力试验机测试改性尼龙材料的拉伸性能和弯曲强度。