用于阻燃復合材料的組合物和氧化石墨烯阻燃薄膜及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于阻燃復合材料的組合物、一種氧化石墨烯阻燃薄膜、一種制備氧化石墨烯阻燃薄膜的方法以及由該方法制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜、氧化石墨烯阻燃薄膜作為阻燃材料的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年以來，有關(guān)石墨烯的研究得到了廣泛的關(guān)注。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面結(jié)構(gòu)，只有一個碳原子厚度的二維材料。由于其具有高導電性、高比表面積、高導熱性和優(yōu)異的機械性能，使得石墨烯被廣泛應用于超級電容器、鋰離子電池、電子元件、存儲器件、防腐蝕涂層、吸波材料等領(lǐng)域。
[0003]然而，現(xiàn)有的石墨烯材料很難耐受火災的考驗，石墨烯的阻燃性有待提高。
[0004]在現(xiàn)有公開的專利申請中，石墨烯一般作為阻燃助劑添加到聚合物等材料中以提高其阻燃性能。目前，對石墨烯本身作為阻燃材料的研究比較少，Jong-Beom Baek報道了利用石墨和紅磷混合球磨法制備的含有磷酸的石墨烯有較好的阻燃性。但制備出的含有磷酸的阻燃石墨烯主要以粉體形式存在，要得到形貌可控的阻燃材料仍然比較困難；而且，該材料在空氣中的熱穩(wěn)定性較差，在600°C空氣中的殘留量僅有30%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種熱穩(wěn)定性好、阻燃性能好、形變小且拉伸強度大的用于阻燃復合材料的組合物和含有該組合物的氧化石墨烯阻燃薄膜。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供一種用于阻燃復合材料的組合物，該組合物中含有阻燃劑和氧化石墨烯，以所述組合物的總量為基準，所述阻燃劑的含量為3-45重量％，所述氧化石墨稀的含量為55-97重量％。
[0007]第二方面，本發(fā)明提供一種氧化石墨烯阻燃薄膜，該氧化石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃劑和氧化石墨烯，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的總量為基準，所述阻燃劑的含量為3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量為55-97重量％，且所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度為10-100微米。
[0008]第三方面，本發(fā)明提供一種制備氧化石墨烯阻燃薄膜的方法，該方法包括:
[0009](1)在溶劑存在下，將氧化石墨烯與阻燃劑進行接觸，得到溶液A ;
[0010](2)將所述溶液A涂覆在基板上并進行干燥；
[0011]其中，所述氧化石墨烯與所述阻燃劑的用量使得經(jīng)過步驟(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃劑的含量為3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量為55-97重量％。
[0012]第四方面，本發(fā)明提供由本發(fā)明前述方法制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜。
[0013]第五方面，本發(fā)明提供前述氧化石墨烯阻燃薄膜作為阻燃材料的應用。
[0014]本發(fā)明提供的所述氧化石墨烯阻燃薄膜熱穩(wěn)定性好、阻燃性能好、形變小。而且，本發(fā)明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜具有良好的拉伸性能。
[0015]進一步地，本發(fā)明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜導電性差，但是在遇到火源時，所述氧化石墨烯阻燃薄膜被還原為石墨烯阻燃薄膜，導電性大大提高，從而，本發(fā)明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜還能夠用于火災警報裝置領(lǐng)域。
[0016]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0017]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0018]圖1是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜Ml的掃描電子顯微鏡圖。
[0019]圖2是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜Ml的透射電子顯微鏡圖。
[0020]圖3是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜Ml的X射線光電子能譜分析圖。
[0021]圖4是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜Ml和氧化石墨烯薄膜的X射線粉末衍射圖。
[0022]圖5是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜Ml與氧化石墨烯薄膜的熱重分析圖。
[0023]圖6示出了實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜Ml和氧化石墨烯薄膜的拉伸強度。
【具體實施方式】
[0024]以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0025]第一方面，本發(fā)明提供一種用于阻燃復合材料的組合物，該組合物中含有阻燃劑和氧化石墨烯，以所述組合物的總量為基準，所述阻燃劑的含量為3-45重量％，所述氧化石墨稀的含量為55-97重量％。
[0026]優(yōu)選地，以所述組合物的總量為基準，所述阻燃劑的含量為8-35重量％，所述氧化石墨稀的含量為65-92重量％。
[0027]優(yōu)選地，所述阻燃劑選自氮系阻燃劑和磷系阻燃劑中的至少一種；優(yōu)選地，所述阻燃劑選自六氯環(huán)三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一種；更加優(yōu)選地，所述阻燃劑為六氯環(huán)三聚磷腈。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用六氯環(huán)三聚磷腈作為本發(fā)明的阻燃劑與所述氧化石墨烯進行配合使用時，制備得到的阻燃材料的阻燃性能更好，且在熱穩(wěn)定性更高。
[0028]根據(jù)一種優(yōu)選的【具體實施方式】，在本發(fā)明所述的用于阻燃復合材料的組合物中含有氧化石墨烯和作為阻燃劑的六氯環(huán)三聚磷腈，以所述組合物的總量為基準，所述六氯環(huán)三聚磷腈的含量為8-35重量％，所述氧化石墨稀的含量為65-92重量％。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的這種【具體實施方式】的組合物制備得到的阻燃材料的阻燃性能以及熱穩(wěn)定性達到最優(yōu)。
[0029]第二方面，本發(fā)明提供了一種氧化石墨烯阻燃薄膜，該氧化石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃劑和氧化石墨烯，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的總量為基準，所述阻燃劑的含量為3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量為55-97重量％，且所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度為10-100微米。
[0030]在所述氧化石墨烯阻燃薄膜中，進一步優(yōu)選地，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的總量為基準，所述阻燃劑的含量為8-35重量％，所述氧化石墨稀的含量為65-92重量％。
[0031]在所述氧化石墨烯阻燃薄膜中，進一步優(yōu)選地，所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度為10-50微米。
[0032]在所述氧化石墨烯阻燃薄膜中，優(yōu)選地，所述阻燃劑選自氮系阻燃劑和磷系阻燃劑中的至少一種；優(yōu)選地，所述阻燃劑選自六氯環(huán)三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一種；更加優(yōu)選地，所述阻燃劑為六氯環(huán)三聚磷腈。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用六氯環(huán)三聚磷腈作為本發(fā)明的阻燃劑與所述氧化石墨烯進行配合使用時，制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜的阻燃性能更好，熱穩(wěn)定性更高。
[0033]根據(jù)一種優(yōu)選的【具體實施方式】，在本發(fā)明所述的氧化石墨烯阻燃薄膜中含有氧化石墨烯和作為阻燃劑的六氯環(huán)三聚磷腈，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的總量為基準，所述六氯環(huán)三聚磷腈的含量為8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量為65-92重量％。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的這種【具體實施方式】的技術(shù)方案中的氧化石墨烯阻燃薄膜的阻燃性能以及熱穩(wěn)定性最優(yōu)。
[0034]第三方面，本發(fā)明提供了一種制備氧化石墨烯阻燃薄膜的方法，該方法包括:
[0035](1)在溶劑存在下，將氧化石墨烯與阻燃劑進行接觸，得到溶液A ;
[0036](2)將所述溶液A涂覆在基板上并進行干燥；
[0037]其中，所述氧化石墨烯與所述阻燃劑的用量使得經(jīng)過步驟(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃劑的含量為3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量為55-97重量％。
[0038]優(yōu)選地，所述氧化石墨烯與所述阻燃劑的用量使得經(jīng)過步驟(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃劑的含量為8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量為65-92
重量％。
[0039]優(yōu)選地，在步驟(2)中，控制所