[發明專利]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

無效

• 申請號: 201510836296.5
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105273727A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 曲良體;董立業;陳南;胡傳剛;王忠輝
• 申請（專利權）人: 北京旭碳新材料科技有限公司
• 主分類號: C09K21/12
• 分類號: C09K21/12;G08B17/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉兵

技術領域

本發明涉及功能材料領域，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

近年以來，有關石墨烯的研究得到了廣泛的關注。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構，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、吸波材料等領域。

然而，現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。

在現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-BeomBaek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定性較差，在600℃空氣中的殘留量僅有30％左右。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種熱穩定性好、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。

第一方面，本發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％，所述氧化石墨烯的含量為55-97重量％。

第二方面，本發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。

第三方面，本發明提供一種制備氧化石墨烯阻燃薄膜的方法，該方法包括：

(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；

(2)將所述溶液A涂覆在基板上并進行干燥；

其中，所述氧化石墨烯與所述阻燃劑的用量使得經過步驟(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％。

第四方面，本發明提供由本發明前述方法制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜。

第五方面，本發明提供前述氧化石墨烯阻燃薄膜作為阻燃材料的應用。

本發明提供的所述氧化石墨烯阻燃薄膜熱穩定性好、阻燃性能好、形變小。而且，本發明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜具有良好的拉伸性能。

進一步地，本發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域。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1的掃描電子顯微鏡圖。

圖2是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1的透射電子顯微鏡圖。

圖3是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1的X射線光電子能譜分析圖。

圖4是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1和氧化石墨烯薄膜的X射線粉末衍射圖。

圖5是實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1與氧化石墨烯薄膜的熱重分析圖。

圖6示出了實施例1制備得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1和氧化石墨烯薄膜的拉伸強度。

具體實施方式

以下對本發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明，并不用于限制本發明。

第一方面，本發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％，所述氧化石墨烯的含量為55-97重量％。

優選地，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％，所述氧化石墨烯的含量為65-92重量％。