改質グラフェン酸化物の調製とポリスチレン複合材料の難燃性に関する研究

A study on preparation of modified Graphene Oxide and flame retardancy of polystyrene composite microspheres.

• Yazhen Wang
• Yingbo Qing
• Yu Sun
• Meng Zhu
• Shaobo Dong

抄録

本論文では、9,10-ジヒドロ-9-オキシゲン-ヘテロオキシ-10-ホスホロ-10-オキシゲン(DOPO)誘導体の一種であるODOPMをDOPOの水酸基化により得た。さらに、カルボキシル化黒鉛酸化物（ＧＯ-ＣＯＯＨ）と付加反応させることにより、リンナノ難燃剤（ＧＯ-ＯＤＯＰＭ）を得た。さらに、スチレンとGO-ODOPMを懸濁重合することにより、酸化グラフェン/ポリスチレン複合微粒子（GO-ODOPM/PS）を得た。その結果、添加剤の含有量が3.0wt%の場合のピーク熱放出率(HRR)及び全熱放出率(THR)の低下は、純粋なPSマイクロスフェアに比べてそれぞれ36.2%及び33.6%以上であることがわかった。熱重量分析(TG),動的レオロジー分析及び残留炭素分析を用いて、PSマイクロスフィア中のGO-ODOPMの難燃性メカニズムを調べた。その結果、GO-ODOPMを添加することにより、ポリスチレン(PS)マイクロスフェアの火災危険性が明らかに減少することが明らかになった。このように、本研究は、ポリマーの火災安全性を向上させるための効率的な難燃剤を設計するための実行可能な方法を提供した。

In this paper, the ODOPM, a kind of 9, 10-dihydro-9-oxygen-heterooxy-10-phosphoro-10-oxygen (DOPO) derivative, was obtained by hydroxylation of DOPO. Further, a phosphorus nano-flame retardant (GO-ODOPM) was obtained by addition reaction with carboxylated Graphite Oxide (GO-COOH). And then Graphene Oxide/polystyrene (GO-ODOPM/PS) composite microspheres were obtained via suspension polymerization of styrene with GO-ODOPM. The decrease of the peak heat release rate (HRR) and total heat release rate (THR) for the GO-ODOPM/PS composite microspheres was obtained when the content of the additives was only 3.0 wt% is more than 36.2% and 33.6% compared with the pure PS microspheres, respectively. Thermogravimetric (TG), dynamic rheology and carbon residue analysis were used to study the flame-retardant mechanism of GO-ODOPM in PS microspheres. The results revealed that the addition of GO-ODOPM obviously reduced the fire hazard of polystyrene (PS) microspheres. Thus, this work provided a feasible method to design efficient flame retardants for enhancing fire safety of polymers.

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