三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合皮革涂飾劑阻燃性能研究

黃鑫婷，姚慶達(dá)*，王小卓，李銀生，張自盛，左瑩

（1.福建省皮革綠色設(shè)計(jì)與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建晉江 362271；2.興業(yè)皮革科技股份有限公司國(guó)家企業(yè)技術(shù)中心，福建晉江 362261）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化工技術(shù)的完善，橡膠、塑料、纖維、涂料等聚合物材料被廣泛應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)中。但是絕大數(shù)的聚合物都是基于碳-碳鍵的連接結(jié)構(gòu)，這使得絕大多數(shù)的聚合物都屬于易燃物質(zhì)，且在聚合物加工過(guò)程中引入的鹵素原子等在燃燒過(guò)程中還會(huì)釋放出具有一定毒性或腐蝕性的氣體[1]。燃燒是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程，包括了蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒[2]。在聚合物的燃燒過(guò)程中，隨著聚合物鏈段的破壞，多種燃燒方式同時(shí)進(jìn)行，并且隨著聚合物鏈段的逐漸破壞，燃燒過(guò)程還會(huì)進(jìn)一步加劇[3]。因此，如何增加聚合物的阻燃性成為了廣大研究學(xué)者的研究熱點(diǎn)。與燃燒的過(guò)程相似，阻燃也涉及復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。阻燃劑的阻燃機(jī)理主要包括氣相阻燃機(jī)理、中斷熱交換阻燃機(jī)理和凝膠相阻燃機(jī)理。氣相阻燃是通過(guò)捕獲氣相中的自由基阻斷燃燒的自由基反應(yīng)；凝聚相阻燃是在聚合物表面凝聚成炭、磷酸等凝聚相，從而阻止聚合物的熱分解和有毒易腐蝕性氣體的釋放；中斷熱交換則是通過(guò)帶走燃燒產(chǎn)生的熱量，使殘余的熱量不足以使聚合物發(fā)生燃燒從而達(dá)到阻燃的目的[4,5]。阻燃過(guò)程可能是一種阻燃機(jī)理起作用，也可能是多種阻燃機(jī)理的協(xié)同作用[6]。阻燃劑按元素分可分為鹵系、磷系、氮系、鋁系、鎂系等。鹵系阻燃劑主要包括溴系阻燃劑和氯系阻燃劑，鹵系阻燃劑具有阻燃效果好、性?xún)r(jià)比高、原料便宜易得等優(yōu)點(diǎn)，但是鹵系阻燃劑尤其是溴系阻燃劑對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境安全產(chǎn)生嚴(yán)重的隱患，其中五溴二苯醚和八溴二苯醚已被ZDHCMRSL、REACH、OEKO-TEX等禁令使用[7]。磷系阻燃劑主要包括磷酸酯、氧化膦、亞磷酸酯、氮-磷雜環(huán)類(lèi)化合物，有機(jī)磷系阻燃劑具有阻燃和增塑的雙重功效，可實(shí)現(xiàn)阻燃劑無(wú)鹵化，磷系阻燃劑燃燒時(shí)產(chǎn)生的毒性氣體和腐蝕性氣體較鹵系阻燃劑更少[8]。氮系阻燃劑主要包括胍類(lèi)、三嗪類(lèi)同系物及衍生物，氮系阻燃劑揮發(fā)性小、分解溫度高、安全無(wú)毒，具有與聚合物基質(zhì)相容性好、加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是氮系阻燃劑與其他類(lèi)型阻燃劑相比，較易吸潮水解[9]。鋁系、鎂系阻燃劑則主要是Al(OH)3和Mg(OH)2，鋁系、鎂系阻燃劑熱穩(wěn)定性好，兼具熱分解不產(chǎn)生有毒有害有腐蝕性氣體和良好的抑煙效果，但是鋁系、鎂系阻燃劑與高分子材料相容性極差，在高分子基質(zhì)中極易產(chǎn)生局部團(tuán)聚且會(huì)降低復(fù)合材料物理機(jī)械性能[10]。在前期研究中，以三聚氯氰為改性材料制備了三聚氯氰改性石墨烯，并與聚氨酯基質(zhì)共混，制備制革用專(zhuān)用復(fù)合涂飾劑，經(jīng)復(fù)合涂飾劑涂飾的成革具有良好的物理機(jī)械性能、防水性能和阻燃性能[11]。因此，為了進(jìn)一步研究三聚氯氰改性石墨烯對(duì)聚合物材料阻燃性能的影響，研究了三聚氯氰改性石墨烯對(duì)不同高分子基質(zhì)分散性、阻燃性能的影響，并討論了以乙醇胺為交聯(lián)劑對(duì)三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合材料阻燃性能的影響，并將所得最優(yōu)復(fù)合材料應(yīng)用于皮革涂飾中，檢測(cè)了成品革物理機(jī)械性能和阻燃性能。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

三聚氯氰改性石墨烯：自制[11]；乙醇胺：AR，羅恩試劑；聚氨酯樹(shù)脂：LN.A，斯塔爾精細(xì)涂料（蘇州）有限公司；丙烯酸樹(shù)脂：CFTCS02，惠州寬泓化工有限公司；坯革：興業(yè)皮革科技股份有限公司。

納米粒度及電位分析儀：Nano ZS，馬爾文儀器（中國(guó)）有限公司；超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)：SCIIENTZIID，寧波新芝生物科技股份有限公司；精密電子天平，KD-2100TEC，福州科迪電子技術(shù)有限公司；Taber耐磨試驗(yàn)機(jī)：GT-7012-T，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；摩擦褪色試驗(yàn)機(jī)：GT-7034-E2，高鐵檢測(cè)儀器有限公司；氧指數(shù)測(cè)定儀：HC-2C，南京上元分析儀器有限公司；水平燃燒儀：CZF-4，南京上元分析儀器有限公司；燃燒測(cè)定儀：FC-01，南京上元分析儀器有限公司。

1.2 三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合涂飾劑的制備

取一定量三聚氯氰改性石墨烯和100 mL光亮劑乳液（固含量25%），并加入一定量的交聯(lián)劑乙醇胺，超聲波功率為300 W，超聲分散10 min即可得到三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合涂飾材料。

1.3 三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合涂飾劑的涂飾

將三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合涂飾劑與水按照120∶100的比例混合，采用噴涂的方法，涂覆量為12 g/sf2，涂飾操作流程依次為：噴涂×2→靜置8 h→摔軟2 h→震蕩拉軟→真空干燥→熨燙→成品。其中震蕩拉軟5級(jí)，在80℃下真空干燥60 s，熨燙的溫度為110℃，壓力為20 kgf。

1.4 分析測(cè)試

1.4.1 粒度和粒徑分布系數(shù)測(cè)試

將三聚氯氰改性石墨烯復(fù)合涂飾劑溶解于水中配制成電導(dǎo)率小于5 mS/cm、固含量≤1%的溶液進(jìn)行測(cè)試，連續(xù)測(cè)試20×3次當(dāng)數(shù)值穩(wěn)定時(shí)記錄測(cè)試結(jié)果，并取平均值。

1.4.2 極限氧指數(shù)測(cè)試

參照GB/T 2406-2008《塑料用氧指數(shù)法測(cè)定燃燒行為》。

1.4.3 燃燒性能測(cè)試

參照GB/T 2408-2008《塑料燃燒性能的測(cè)定水平法和垂直法》，其中燃燒性能的評(píng)定如表1所示[12]。

表1 燃燒性能的評(píng)定表[12]Tab.1 Evaluation of combustion performance[12]

1.4.4 物理機(jī)械性能測(cè)試

耐干/濕擦參照QB/T 2537-2001《皮革色牢度試驗(yàn)往復(fù)式摩擦色牢度》；

耐磨耗參照QB/T 4545-2013《鞋用材料耐磨性能試驗(yàn)方法（Taber耐磨試驗(yàn)機(jī)法）》。

1.4.5 皮革阻燃性能測(cè)試

參照QB/T 2729-2005《皮革物理和機(jī)械試驗(yàn)水平燃燒性能的測(cè)定》。

2 結(jié)果與討論

2.1 三聚氯氰改性石墨烯對(duì)高分子基質(zhì)性能的影響

在前期的研究中[11]，闡述了三聚氯氰改性石墨烯的基本結(jié)構(gòu)，三聚氯氰的氯原子與氧化石墨烯片層邊緣的羥基發(fā)生親核取代反應(yīng)，從而將三聚氯氰接枝在石墨烯片層上。從官能團(tuán)的分布上看，三聚氯氰改性石墨烯上的活性官能團(tuán)有三嗪環(huán)上的氯原子、石墨烯片層邊緣的羧基及片層中央的環(huán)氧基和羥基。從反應(yīng)活性上看，三嗪環(huán)的氯原子的反應(yīng)活性最高。三嗪環(huán)的氯原子具有極強(qiáng)的親核性，可以與多種官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，從而將高分子鏈段接枝在石墨烯片層上。聚氨酯的基本結(jié)構(gòu)與膠原蛋白類(lèi)似，都含有—NH—CO—的酰胺結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)采用的LN.A為水性聚氨酯乳液，聚氨酯的鏈端為—N=C=O異氰酸結(jié)構(gòu)，—N=C=O在水溶液中易與水等極性分子發(fā)生反應(yīng)[13]：

反應(yīng)所生成的—COOH和—NH—CO—均具有較強(qiáng)的極性，可以與含有活性H的—OH結(jié)構(gòu)發(fā)生氫鍵締合。而對(duì)于三聚氯氰而言，三聚氯氰的三個(gè)Cl的反應(yīng)活性溫度為≈0℃、≈30℃和≈100℃，即在配制復(fù)合涂飾劑時(shí)，第二個(gè)氯原子發(fā)生水解，生成—OH，與極性官能團(tuán)發(fā)生氫鍵締合，并可在后續(xù)熨燙、真空干燥的過(guò)程中第三個(gè)氯原子發(fā)生水解反應(yīng)，從而進(jìn)一步交聯(lián)形成致密的結(jié)構(gòu)[11,14]。與聚氨酯不同的是，丙烯酸樹(shù)脂是通過(guò)丙烯酸單體共聚制得，涂飾用的水性丙烯酸樹(shù)脂鏈段上的活性官能團(tuán)以（甲基）酯基為主，（甲基）酯基與三聚氯氰的氯原子在無(wú)催化劑存在的條件下無(wú)法發(fā)生反應(yīng)，但是在水分子的作用下，三聚氯氰的氯原子可部分水解為羥基，從而與丙烯酸樹(shù)脂形成部分的氫鍵締合。顏志等[15]研究了三聚氯氰的水解動(dòng)力學(xué)，研究結(jié)果表明，三聚氯氰在酸性條件下的水解（丙烯酸樹(shù)脂乳液CFTCS02的pH值約6）與pH值無(wú)關(guān)，而是與溫度有關(guān)，且水解速率隨溫度的升高呈線性增長(zhǎng)。因此雖然在后續(xù)升溫的過(guò)程中，隨著水分子攜帶HCl離去，會(huì)促進(jìn)三聚氯氰的進(jìn)一步水解，但是由于升溫時(shí)間較短，這種水解程度較弱，三聚氯氰改性石墨烯與丙烯酸樹(shù)脂所形成的氫鍵交聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)量較小、強(qiáng)度較弱。在粒徑分布中（圖1）也可發(fā)現(xiàn)，4%的三聚氯氰改性石墨烯添加量下，三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯復(fù)合涂飾劑的粒徑為1708 nm，粒徑分布系數(shù)為0.264，粒徑較為集中；而三聚氯氰改性石墨烯/丙烯酸復(fù)合涂飾劑的粒徑為2140 nm，粒徑分布系數(shù)為0.415，粒徑分布較寬泛。粒徑分布系數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)值，可以表征材料粒子的粒徑分布范圍，粒徑分布系數(shù)越小，粒徑分布越集中，粒子分散能力越好[16,17]。從粒徑分布系數(shù)的結(jié)果上看，三聚氯氰改性石墨烯在聚氨酯中的分散性更好。

圖1 粒徑分布圖：(a)三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯；(b)三聚氯氰改性石墨烯/丙烯酸Fig.1 Particle size distribution diagram:(a)cyanuric chloride modified graphene/polyurethane;(b)cyanuric chloride modified graphene/acrylic

為了進(jìn)一步探究三聚氯氰改性石墨烯對(duì)高分子基質(zhì)的影響，測(cè)試了不同三聚氯氰用量下三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合材料的粒徑分布系數(shù)、極限氧指數(shù)和燃燒性能，結(jié)果如表2所示。

表2 三聚氯氰改性石墨烯用量對(duì)復(fù)合材料性能的影響Tab.2 Effect of the amount of cyanuric chloride modifiedgraphene on the properties of composite materials

從表2中可以發(fā)現(xiàn)，隨著三聚氯氰改性石墨烯用量的逐漸增加，復(fù)合材料的阻燃性能也隨之增強(qiáng)。這是因?yàn)槿勐惹韪男允┑淖枞际菬o(wú)機(jī)阻燃材料和氮系阻燃材料的疊加。三聚氯氰受熱分解時(shí)會(huì)吸收大量的熱量，同時(shí)三聚氯氰燃燒分解還產(chǎn)生H2O、N2、CO2等難燃?xì)怏w，這些難燃?xì)怏w可稀釋空氣，降低氧濃度，使極限氧指數(shù)得以提升[18]。石墨烯也可在一定程度上提升復(fù)合材料的阻燃性能，石墨烯對(duì)阻燃性能的影響比較復(fù)雜，石墨烯的片層是連續(xù)且密集的πnn結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以很好地阻擋O2與易燃的聚合物材料的接觸[19]。石墨烯良好的導(dǎo)熱性能還可將燃燒產(chǎn)生的熱量迅速地傳遞到未燃燒部分，使能量快速地分散，減緩燃燒的反應(yīng)進(jìn)程[20]。此外，石墨烯巨大的比表面積還可捕獲燃燒過(guò)程中的有機(jī)物和自由基，在一定程度上可有效阻止燃燒過(guò)程的釋放、擴(kuò)散[21]。在8.0%的三聚氯氰改性石墨烯的添加量下，聚氨酯和丙烯酸樹(shù)脂的的極限氧指數(shù)可分別從17.9%、18.5%提升至33.8%、30.6%，燃燒性能也從無(wú)等級(jí)提升至V-1、V-2。但是從粒徑分布系數(shù)上看，當(dāng)三聚氯氰改性石墨烯添加量過(guò)大時(shí)對(duì)粒徑分布系數(shù)有一定損失，分散性能的降低會(huì)降低復(fù)合材料的物理機(jī)械性能[22]。對(duì)于聚氨酯體系而言，當(dāng)三聚氯氰改性石墨烯用量超過(guò)4.0%時(shí)，在復(fù)合涂飾劑溶液中便可觀察到明顯的石墨烯團(tuán)聚現(xiàn)象，而丙烯酸體系中三聚氯氰改性石墨烯的團(tuán)聚臨界量更低，僅有2.0%，這也側(cè)面說(shuō)明了氫鍵網(wǎng)絡(luò)的密度與復(fù)合材料的分散性能有關(guān)，且氫鍵網(wǎng)絡(luò)密度越大，分散性能越好。

不同光亮劑與三聚氯氰改性石墨烯復(fù)配后，復(fù)合涂飾劑的性能出現(xiàn)了一定差異。對(duì)比聚氨酯和丙烯酸樹(shù)脂兩種不同高分子基底，可以發(fā)現(xiàn)，在三聚氯氰改性石墨烯用量相同的情況下，三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯的綜合性能優(yōu)于三聚氯氰改性石墨烯/丙烯酸。氫鍵的鍵能僅為2～10 kJ/mol[23]，在同為氫鍵網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料的前提下，燃燒過(guò)程中需要破壞的氫鍵越多，則阻燃效果越好，因此從阻燃性能上看，三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯的阻燃性較好。有趣的是，隨著三聚氯氰改性石墨烯在聚氨酯體系中的添加量逐漸增大，復(fù)合材料的燃燒速度逐漸降低，燃燒性能也從無(wú)等級(jí)提升至V-2、V-1，此時(shí)燃燒殘?zhí)剂恐饾u增多，復(fù)合材料燃燒后表面形成的致密膨脹炭層更容易被觀察到，這說(shuō)明三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯體系阻燃機(jī)理已由降解吸熱及氣體帶熱為主進(jìn)一步發(fā)展為與膨脹炭層的隔氧隔熱相協(xié)同的阻燃機(jī)理。因此總的來(lái)說(shuō)，三聚氯氰改性石墨烯添加量越大，復(fù)合材料阻燃性能越佳。綜合考慮分散性能和阻燃性能，聚氨酯體系選擇三聚氯氰改性石墨烯的添加量為4.0%，丙烯酸體系則為2.0%。

2.2 交聯(lián)對(duì)三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合材料性能的影響

在前述的分析中，闡述了三聚氯氰改性石墨烯與高分子基質(zhì)形成氫鍵的前提便是三聚氯氰環(huán)上的氯原子水解形成羥基。但是三聚氯氰在非堿性條件下的溶液中水解程度有限，加之片層粒徑較大的石墨烯(≈800 nm)與高分子材料的碰撞較為有限，交聯(lián)(cross-linking)是提升無(wú)機(jī)填料與高分子基質(zhì)的反應(yīng)活性的有效方法之一[24,25]。當(dāng)三聚氯氰改性添加量在聚氨酯樹(shù)脂中為4%，在丙烯酸樹(shù)脂中添加量為2%時(shí)，不同乙醇胺用量下復(fù)合材料的性能如表3所示。

表3 乙醇胺用量對(duì)復(fù)合材料性能的影響Tab.3 Effect of the amount of ethanolamineon the properties of composite materials

從表3中可以看出，乙醇胺可有效改善復(fù)合材料的分散性和阻燃性能，說(shuō)明乙醇胺可有效橋連三聚氯氰改性石墨烯和高分子基質(zhì)。這是因?yàn)橐掖及肪哂休^強(qiáng)的堿性，可以促進(jìn)三聚氯氰的水解，強(qiáng)極性的乙醇胺分子還可參與水解反應(yīng)，在三聚氯氰的六元環(huán)上引入氨基/亞氨基，促進(jìn)三聚氯氰改性石墨烯與高分子鏈段間氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成，進(jìn)而調(diào)節(jié)三聚氯氰改性石墨烯與高分子鏈段的界面作用。而在燃燒反應(yīng)中，需要破壞的鍵越多，則所需的能量越高，阻燃效果越好，加之乙醇胺也是一種常用于改善材料阻燃性能的小分子氮系有機(jī)物，添加一定量的乙醇胺也有助于提升復(fù)合材料的阻燃性能[26,27]。乙醇胺促進(jìn)三聚氯氰改性石墨烯體系中形成更致密的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，但是乙醇胺對(duì)聚氨酯和丙烯酸阻燃性能的提升有所不同，這是因?yàn)閺?qiáng)極性的乙醇胺與聚氨酯鏈段上的—COOH、—NHCO—等官能團(tuán)較三聚氯氰改性石墨烯更易形成氫鍵締合，同時(shí)乙醇胺與三聚氯氰改性石墨烯的氫鍵“密度”也較聚氨酯鏈段多。相反的是，（甲基）酯基的極性較弱，丙烯酸鏈段上的（甲基）酯基與乙醇胺形成氫鍵締合的難度較大，這是因?yàn)槭┢瑢拥牧６容^大，與長(zhǎng)鏈的聚丙烯酸樹(shù)脂形成物理糾纏，極性官能團(tuán)受到一定的掩蔽。因此同等乙醇胺添加量下，對(duì)聚氨酯基質(zhì)的改善更好。從表3中還可發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的分散性能和阻燃性能隨乙醇胺添加量的增大而增大，有趣的是，對(duì)于聚氨酯基質(zhì)和丙烯酸基質(zhì)而言，當(dāng)乙醇胺添加量≥7.5%時(shí)，對(duì)分散性能和阻燃性能的提升便十分有限。以聚氨酯樹(shù)脂為例，10.0%的乙醇胺添加量與7.5%相比，粒徑分散系數(shù)僅下降了0.004，極限氧指數(shù)僅提升了0.6%，而從5.0%提升至7.5%時(shí)，粒徑分布系數(shù)和極限氧指數(shù)則分別改變了0.013和2.2%。這說(shuō)明乙醇胺的添加量并不是越大越好。雖然添加乙醇胺有利于提升復(fù)合材料的分散性能和阻燃性能，但為了降低乙醇胺對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)選擇7.5%為最佳用量。

2.3 三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合材料涂飾

制備4.0%三聚氯氰改性石墨烯、7.5%乙醇胺添加量下的三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯復(fù)合材料，而三聚氯氰改性石墨烯/丙烯酸復(fù)合材料中三聚氯氰改性石墨烯、乙醇的添加量則分別為2.0%和7.5%。將兩種復(fù)合材料涂飾成革，并與未改性的聚氨酯、丙烯酸樹(shù)脂對(duì)比，物理機(jī)械性能和阻燃性能的檢測(cè)結(jié)果如表4、表5所示，

表4 物理機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果Tab.4 Test result of physical mechanical properties

表5 阻燃性能測(cè)試結(jié)果Tab.5 Test result of flame retardant properties

從表4中可以發(fā)現(xiàn)，添加三聚氯氰改性石墨烯后，涂層的物理機(jī)械性能得到明顯提升，在聚氨酯基質(zhì)中，涂層耐磨耗可從3級(jí)提升至4級(jí)，耐干/濕擦可從4/4級(jí)提升至5/4-5級(jí)，在丙烯酸基質(zhì)中，涂層耐磨耗、干/濕擦可也達(dá)到4級(jí)以上。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)材料石墨烯具有極好的物理機(jī)械性能，可作為性能增強(qiáng)劑用于高分子材料的改性[28]。功能化改性的石墨烯具有良好的分散性能，在高分子基質(zhì)中可充當(dāng)交聯(lián)劑，提升涂層的致密程度，當(dāng)涂層受到摩擦等應(yīng)變時(shí)，可將應(yīng)力很好地卸載到涂層的其他位置[29]。此外，石墨烯具有良好的導(dǎo)熱功能，也可將摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量很好地分散開(kāi)，在一定程度上也有利于提升涂層的物理機(jī)械性能[30]。涂層的耐濕擦性能除了與物理機(jī)械性能有關(guān)外，還與涂層的防水性能有一定關(guān)系。石墨烯片層中央的πnn共軛結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的疏水性能，功能化改性進(jìn)一步提升了涂層的連續(xù)性，耐濕擦性能得以提升[31]。

從皮革阻燃性能的角度上看，三聚氯氰改性石墨烯添加后還可提升成革的阻燃性能，燃燒速率可從≥55 mm/min下降至≤47 mm/min。分散狀態(tài)良好的石墨烯可以在皮革表面形成一層包覆連續(xù)有褶皺的膜，可有效地隔絕O2對(duì)高分子材料的燃燒[19,32]。此外，石墨烯良好的導(dǎo)熱性能也可將燃燒產(chǎn)生的熱量迅速地分散，進(jìn)一步地提升皮革的阻燃性能[20]。結(jié)合表4和表5的結(jié)果來(lái)看，三聚氯氰改性石墨烯與高分子基質(zhì)的相容性越好，對(duì)涂層的綜合性能提升越明顯。其中，聚氨酯基質(zhì)的綜合性能優(yōu)于丙烯酸基質(zhì)，涂層耐磨耗4級(jí)，耐干/濕擦5/4-5級(jí)。

3 總結(jié)

(1)三聚氯氰改性石墨烯可有效改善復(fù)合材料的分散性和阻燃性能，其中，聚氨酯樹(shù)脂與4%的三聚氯氰改性石墨烯復(fù)配后，粒徑分布系數(shù)可由0.349下降至0.264，極限氧指數(shù)可由17.9%提升至28.2%，燃燒性能為V-1級(jí)；對(duì)于丙烯酸樹(shù)脂而言，2%的三聚氯氰改性石墨烯可將粒徑分布系數(shù)和極限氧指數(shù)從0.409和18.5%改善至0.366和22.4%，燃燒性能為V-2級(jí)。

(2)適量的乙醇胺也可以提升復(fù)合材料的阻燃性能，其中7.5%為最佳添加量，其中，三聚氯氰改性石墨烯/聚氨酯的粒徑分布系數(shù)為0.234，極限氧指數(shù)為34.5%；三聚氯氰改性石墨烯/丙烯酸的粒徑分布系數(shù)為0.321，極限氧指數(shù)為27.8%。

(3)經(jīng)三聚氯氰改性石墨烯基復(fù)合材料涂飾成革，其物理機(jī)械性能和阻燃性能均得到較明顯提升，耐磨耗可提升至4級(jí)，耐干/濕擦可提升至4-5級(jí)以上，水平燃燒速率≤47 mm/min。

致謝

對(duì)課題研究和論文予以悉心指導(dǎo)、修改的周華龍教授，致以誠(chéng)摯的感謝。