1.一种基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、制备基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的水滑石基填料:S1‑1、制备氧化石墨烯GO;
S1‑2、制备还原氧化石墨烯r‑GO;
S1‑3、一锅法制备水滑石基填料r‑GO@‑La‑SiO2‑LDHs;
S2、通过浸渍法在水滑石基填料上负载阻燃剂,得到阻燃改性填料;
S3、在阻燃改性填料上包覆聚合物,得到复合改性填料;
S4、将复合改性填料、稳定剂、塑化剂与PVC混炼,得到阻燃改性PVC复合材料;
步骤S1‑3具体为:
S1‑3‑1、取纳米介孔二氧化硅、还原氧化石墨烯r‑GO、La(NO3)3加入到去离子水中,超声分散,得到分散液1;
S1‑3‑2、取Mg(NO3)2·6H2O、Al(NO3)2·9H2O、柠檬酸钠加入到去离子水中,超声,得到分散液2;
S1‑3‑3、于搅拌下将分散液2加入到分散液1中,用碱溶液调节体系pH值为10±0.5,超声分散,将所得混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,加热下反应,反应结束后抽滤,固体产物用去离子水洗涤至中性,真空干燥,研磨,得到水滑石基填料:r‑GO@‑La‑SiO2‑LDHs;
步骤S3具体为:
S3‑1、取阻燃改性填料、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、乙醇加入去离子水中,搅拌,得到混合液1;
S3‑2、取丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯加入由去离子水和乙醇组成的混合溶液中,搅拌,得到混合液2;
S3‑3、于搅拌下将1/3质量的混合液2加入到混合液1中,继续搅拌,然后加入过硫酸钾,然后加热至65‑70℃,反应0.5‑2h;
S3‑4、在搅拌下将剩余的混合液2滴加到步骤产物中,滴加完成后再加入过硫酸钾,升温至72‑78℃,反应1.5‑5h,得到复合改性填料。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,步骤S1‑1具体为:将石墨与硝酸钠加入浓度为95‑98wt%的浓硫酸中,冰浴条件下搅拌反应,然后加入KMnO4,在10‑20℃下搅拌,升温至30‑40℃,继续搅拌反应,向产物中加入去离子水,升温到
90‑100℃并维持10‑30min,再依次加入去离子水和H2O2溶液,静置,待体系分层后去除上清液,所得产物用去离子水洗涤至中性,干燥,得到氧化石墨烯GO。
3.根据权利要求2所述的基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,步骤S1‑2具体为:S1‑2‑1、将NaOH和Na2CO3加入去离子水中,搅拌至完全溶解,配制得到NaOH的浓度为
0.5‑2mol/L、Na2CO3的浓度为0.25‑1mol/L的碱溶液;
S1‑2‑2、取氧化石墨烯加入去离子水中,超声分散,然后滴加碱溶液至体系pH为9‑
10.5,滴加完毕后在加热下反应,离心,固体产物用去离子水洗涤至中性,真空干燥至恒重,研磨,得到还原氧化石墨烯r‑GO。
4.根据权利要求3所述的基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,步骤S1具体为:S1‑1、制备氧化石墨烯:
将10‑40g石墨与5‑20g硝酸钠加入200‑1000mL浓度为95‑98wt%的浓硫酸中,冰浴条件下搅拌反应5‑30min,然后加入30‑130g的KMnO4,在10‑20℃下搅拌20‑60min,升温至30‑40℃,继续搅拌反应5‑20h,向产物中加入400‑1600mL去离子水,升温到90‑100℃并维持10‑
30min,再依次加入400‑1500mL去离子水和5‑20mL浓度为20‑25wt%的H2O2溶液,静置30‑
90min,待体系分层后去除上清液,所得产物用去离子水洗涤直中性,60‑80℃干燥12‑48h,得到氧化石墨烯GO;
S1‑2、制备还原氧化石墨烯r‑GO:
S1‑2‑1、将NaOH和Na2CO3加入去离子水中,搅拌至完全溶解,配制得到NaOH的浓度为
0.5‑2mol/L、Na2CO3的浓度为0.25‑1mol/L的碱溶液;
S1‑2‑2、取0.5‑2g氧化石墨烯加入25‑100mL去离子水中,超声分散5‑30min,然后滴加碱溶液至体系pH为9‑10.5,滴加完毕后在60‑70℃下反应10‑40h,离心,固体产物用去离子水洗涤至中性,60‑80℃下真空干燥至恒重,研磨,得到还原氧化石墨烯r‑GO;
S1‑3、一锅法制备水滑石基填料:r‑GO@‑La‑SiO2‑LDHs:S1‑3‑1、取0.5‑2g纳米介孔二氧化硅、1‑4g的r‑GO、0.172‑0.686g的La(NO3)3加入到
150‑600mL去离子水中,超声分散15‑60min,得到分散液1;
S1‑3‑2、取1.28‑5.12g的Mg(NO3)2·6H2O、1.875‑7.5g的Al(NO3)2·9H2O、0.6‑2.4g柠檬酸钠加入到150‑600mL去离子水中,超声5‑20min,得到分散液2;
S1‑3‑3、于搅拌下将分散液2加入到分散液1中,用碱溶液调节体系pH值为10±0.5,超声30‑90min,将所得混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中,120‑140℃下反应8‑24h,反应结束后抽滤,固体产物用去离子水洗涤至中性,60‑90℃下真空干燥5‑24h,研磨,得到水滑石基填料:r‑GO@‑La‑SiO2‑LDHs。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,步骤S2具体为:取0.5‑2g磷酸三苯酯加入50‑200mL丙酮中,搅拌2‑10min,然后加入2.5‑10g水滑石基填料,60‑75℃下摇床震荡6‑24h,过滤,乙醇和去离子水依次洗涤,50‑70℃下真空干燥4‑
12h,得到阻燃改性填料。
6.根据权利要求1所述的基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,步骤S3具体为:S3‑1、取2.5‑10g阻燃改性填料、1‑4g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、75‑300mL乙醇加入
150‑500mL去离子水中,500‑2000rpm下搅拌15‑60min,得到混合液1;
S3‑2、取3.5‑14g丙烯酸、1.5‑6g甲基丙烯酸、2.5‑10g甲基丙烯酸甲酯、2.5‑10g丙烯酸丁酯加入50‑200mL由去离子水和乙醇按照体积比1:1组成的混合溶液中,搅拌5‑20min,得到混合液2;
S3‑3、于搅拌下将1/3质量的混合液2加入到混合液1中,继续搅拌5‑30min,加入0.05‑
0.2g过硫酸钾,然后加热至65‑70℃,反应0.5‑2h;
S3‑4、在搅拌下将剩余的混合液2滴加到步骤产物中,0.3‑3h内滴加完成,再加入
0.075‑0.3g过硫酸钾,升温至72‑78℃,反应1.5‑5h,得到复合改性填料。
7.根据权利要求1所述的基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料的制备方法,其特征在于,其中,稳定剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物,塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯;
步骤S4具体为:
称取100g PVC粉末、0.5‑2g硬脂酸锌、0.6‑3.6g硬脂酸钙、1‑4g邻苯二甲酸二辛酯、9‑
36g复合改性填料加入混合机中搅拌混合5‑20min,所得混合物加入开炼机中,160‑185℃下混炼5‑30min,得到阻燃改性PVC复合材料。
8.一种基于石墨烯包覆羟基镁铝水滑石LDHs的阻燃改性PVC复合材料,其特征在于,其通过如权利要求1‑7中任意一项所述的方法制备得到。