CN105623678A - 用于阻燃复合材料的组合物和氧化石墨烯阻燃薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功能材料领域，公开了一种用于阻燃复合材料的组合物和氧化石墨烯阻燃薄膜及其制备方法和应用。所述用于阻燃复合材料的组合物中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述组合物的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。本发明提供的所述氧化石墨烯阻燃薄膜热稳定性好、阻燃性能好、形变小且拉伸强度大。本发明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜还能够用于火灾警报装置领域。

Description

用于阻燃复合材料的组合物和氧化石墨烯阻燃薄膜及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及功能材料领域，具体地，涉及一种用于阻燃复合材料的组合物、一种氧化石墨烯阻燃薄膜、一种制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法以及由该方法制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜、氧化石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。

背景技术

近年以来，有关石墨烯的研究得到了广泛的关注。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面结构，只有一个碳原子厚度的二维材料。由于其具有高导电性、高比表面积、高导热性和优异的机械性能，使得石墨烯被广泛应用于超级电容器、锂离子电池、电子元件、存储器件、防腐蚀涂层、吸波材料等领域。

然而，现有的石墨烯材料很难耐受火灾的考验，石墨烯的阻燃性有待提高。

在现有公开的专利申请中，石墨烯一般作为阻燃助剂添加到聚合物等材料中以提高其阻燃性能。目前，对石墨烯本身作为阻燃材料的研究比较少，Jong-BeomBaek报道了利用石墨和红磷混合球磨法制备的含有磷酸的石墨烯有较好的阻燃性。但制备出的含有磷酸的阻燃石墨烯主要以粉体形式存在，要得到形貌可控的阻燃材料仍然比较困难；而且，该材料在空气中的热稳定性较差，在600℃空气中的残留量仅有30％左右。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种热稳定性好、阻燃性能好、形变小且拉伸强度大的用于阻燃复合材料的组合物和含有该组合物的氧化石墨烯阻燃薄膜。

第一方面，本发明提供一种用于阻燃复合材料的组合物，该组合物中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述组合物的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。

第二方面，本发明提供一种氧化石墨烯阻燃薄膜，该氧化石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％，且所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为10-100微米。

第三方面，本发明提供一种制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法，该方法包括：

(1)在溶剂存在下，将氧化石墨烯与阻燃剂进行接触，得到溶液A；

(2)将所述溶液A涂覆在基板上并进行干燥；

其中，所述氧化石墨烯与所述阻燃剂的用量使得经过步骤(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。

第四方面，本发明提供由本发明前述方法制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜。

第五方面，本发明提供前述氧化石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。

本发明提供的所述氧化石墨烯阻燃薄膜热稳定性好、阻燃性能好、形变小。而且，本发明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜具有良好的拉伸性能。

进一步地，本发明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜导电性差，但是在遇到火源时，所述氧化石墨烯阻燃薄膜被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，从而，本发明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜还能够用于火灾警报装置领域。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是实施例1制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1的扫描电子显微镜图。

图2是实施例1制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1的透射电子显微镜图。

图3是实施例1制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1的X射线光电子能谱分析图。

图4是实施例1制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1和氧化石墨烯薄膜的X射线粉末衍射图。

图5是实施例1制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1与氧化石墨烯薄膜的热重分析图。

图6示出了实施例1制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜M1和氧化石墨烯薄膜的拉伸强度。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

第一方面，本发明提供一种用于阻燃复合材料的组合物，该组合物中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述组合物的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。

优选地，以所述组合物的总量为基准，所述阻燃剂的含量为8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量为65-92重量％。

优选地，所述阻燃剂选自氮系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；优选地，所述阻燃剂选自六氯环三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一种；更加优选地，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。本发明的发明人发现，采用六氯环三聚磷腈作为本发明的阻燃剂与所述氧化石墨烯进行配合使用时，制备得到的阻燃材料的阻燃性能更好，且在热稳定性更高。

根据一种优选的具体实施方式，在本发明所述的用于阻燃复合材料的组合物中含有氧化石墨烯和作为阻燃剂的六氯环三聚磷腈，以所述组合物的总量为基准，所述六氯环三聚磷腈的含量为8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量为65-92重量％。本发明的发明人发现，采用本发明的这种具体实施方式的组合物制备得到的阻燃材料的阻燃性能以及热稳定性达到最优。

第二方面，本发明提供了一种氧化石墨烯阻燃薄膜，该氧化石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％，且所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为10-100微米。

在所述氧化石墨烯阻燃薄膜中，进一步优选地，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的总量为基准，所述阻燃剂的含量为8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量为65-92重量％。

在所述氧化石墨烯阻燃薄膜中，进一步优选地，所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为10-50微米。

在所述氧化石墨烯阻燃薄膜中，优选地，所述阻燃剂选自氮系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；优选地，所述阻燃剂选自六氯环三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一种；更加优选地，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。本发明的发明人发现，采用六氯环三聚磷腈作为本发明的阻燃剂与所述氧化石墨烯进行配合使用时，制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜的阻燃性能更好，热稳定性更高。

根据一种优选的具体实施方式，在本发明所述的氧化石墨烯阻燃薄膜中含有氧化石墨烯和作为阻燃剂的六氯环三聚磷腈，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的总量为基准，所述六氯环三聚磷腈的含量为8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量为65-92重量％。本发明的发明人发现，本发明的这种具体实施方式的技术方案中的氧化石墨烯阻燃薄膜的阻燃性能以及热稳定性最优。

第三方面，本发明提供了一种制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法，该方法包括：

(1)在溶剂存在下，将氧化石墨烯与阻燃剂进行接触，得到溶液A；

(2)将所述溶液A涂覆在基板上并进行干燥；

其中，所述氧化石墨烯与所述阻燃剂的用量使得经过步骤(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。

优选地，所述氧化石墨烯与所述阻燃剂的用量使得经过步骤(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃剂的含量为8-35重量％，所述氧化石墨烯的含量为65-92重量％。

优选地，在步骤(2)中，控制所述溶液A涂覆在基板上的厚度，使得经过步骤(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为10-100微米；更加优选使得所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为10-50微米。

对所述基板的种类没有特别的要求，例如可以为玻璃等。本发明的所述基板仅是为了提供一个能够获得所述薄膜的场所。

本领域技术人员可以根据本发明的前述限定以及本领域的公知常识确定在制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法的步骤(1)中氧化石墨烯与阻燃剂的用量。优选情况下，在所述制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(1)中，所述相对于每克重量的氧化石墨烯，所述阻燃剂的用量为0.05-0.7克。

在所述制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法中，所述氧化石墨烯通常为溶液形式，例如可以为氧化石墨烯水溶液、氧化石墨烯的四氢呋喃溶液、氧化石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺的溶液等。

在所述制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(1)中，所述氧化石墨烯可以通过商购得到，也可以采用本领域内公知的各种方法制备得到。例如可以采用化学氧化石墨法(Hummers法)、修饰的Hummers法制备氧化石墨烯。本发明的制备例中示例性地采用化学氧化石墨法制备氧化石墨烯。

优选地，在所述制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(1)中，所述阻燃剂选自氮系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；优选地，所述阻燃剂选自六氯环三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一种；更加优选地，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。

在所述制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(1)中，优选所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、水和四氢呋喃中的至少一种。所述水优选为蒸馏水或去离子水。

更加优选情况下，在所述制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(1)中，所述氧化石墨烯为采用本发明的前述方法制备得到的氧化石墨烯溶液，且所述阻燃剂在与所述氧化石墨烯接触之前，先溶于溶剂中(例如N,N-二甲基甲酰胺中)。也就是说，本发明优选所述“在溶剂存在下，将氧化石墨烯与阻燃剂进行接触”的步骤为：将氧化石墨烯溶液与含有阻燃剂的溶液进行接触。本发明对所述氧化石墨烯溶液的浓度，以及对含有阻燃剂的溶液的浓度均没有特别的限制，本领域技术人员可以根据本领域的常规技术手段以及需要得到的氧化石墨烯阻燃薄膜的组成及其含量调节所述氧化石墨烯溶液的浓度和含有阻燃剂的溶液的浓度。例如，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的浓度可以为0.1-8mg/mL，所述含有阻燃剂的溶液中的阻燃剂的浓度可以为0.1-30mg/mL。

优选地，在步骤(2)中，所述干燥的条件包括：温度为30-60℃，时间为24-72h。

第四方面，本发明提供了由本发明前述方法制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜。

第五方面，本发明提供了前述氧化石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。

本发明提供的氧化石墨烯阻燃薄膜具有如下具体的优点：

1)具有良好的热稳定性、阻燃性能和拉伸性能；

2)导电性差，但当有火源接近氧化石墨烯阻燃薄膜时，被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，从而能够应用于火灾警报装置领域。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

在没有特别说明的情况下，以下使用的各种材料均来自商购。

扫描电子显微镜：日本电子，JSM-7500F冷场发射扫描电子显微镜；

X射线光电子能谱：ThermalVG公司，ESCALab220i-XL；

透射电子显微镜：日立公司，7650B透射电子显微镜；

X射线粉末衍射仪：布鲁克公司，D8Advance；

热重分析仪：耐驰公司，STA449C；

拉伸机：日本岛津公司，AGS-X测试仪。

制备例1用于制备氧化石墨烯水溶液。

实施例1-9用于制备本发明所述的氧化石墨烯阻燃薄膜。

制备例1

在冰水浴中装配好250mL的反应瓶，加入80mL浓硫酸，搅拌下加入3g石墨粉和1.5g硝酸钠的固体混合物，再分批加入9g高锰酸钾，控制反应温度不超过10℃，搅拌30min，然后升温到35℃左右，继续搅拌30min，再缓慢加入150mL的去离子水，继续搅拌20min后，加入适量双氧水还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。趁热过滤，并用5重量％的HCl溶液和去离子水洗涤至滤液中无硫酸根被检测到为止，装入透析袋透析，得到浓度为10.5mg/mL的氧化石墨烯溶液。对所制备的氧化石墨烯溶液进行稀释，得到浓度分别为1mg/mL、2mg/mL和5mg/mL的氧化石墨烯溶液，备用。

实施例1

将15mg的六氯环三聚磷腈溶于0.5mL的N,N-二甲基甲酰胺中，然后与6mL浓度为5mg/mL的氧化石墨烯溶液混合均匀，将混合均匀的溶液倒入玻璃培养皿中形成薄膜前体，在30℃下干燥60h，得到平均厚度为15微米的氧化石墨烯阻燃薄膜M1，其中，通过元素分析(下同)可知，氧化石墨烯的含量为67.1重量％，余量为阻燃剂。

图1为氧化石墨烯阻燃薄膜M1的扫描电子显微镜图，可以看出其结构为层状结构。

图2为氧化石墨烯阻燃薄膜M1的透射电子显微镜图，可以看出氧化石墨烯薄膜M1上均匀负载了小颗粒。

图3为氧化石墨烯阻燃薄膜M1的X射线光电子能谱分析图，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M1上均匀负载的小颗粒是六氯环三聚磷腈。

图4为氧化石墨烯阻燃薄膜M1和氧化石墨烯薄膜的X射线粉末衍射图，在氧化石墨烯薄膜的X射线粉末衍射图中可以看到11.8°的特征衍射峰；而氧化石墨烯阻燃薄膜M1的特征衍射峰向小角度移动，出现在9.0°，说明六氯环三聚磷腈的加入使得氧化石墨烯的层间距变大。

图5为氧化石墨烯阻燃薄膜M1与氧化石墨烯薄膜的热重分析图，可以看出，氧化石墨烯阻燃薄膜M1的第二个热失重阶段的出现延迟了200℃，热稳定性明显提高。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M1与氧化石墨烯薄膜分别放在酒精灯的火焰上燃烧，50s后氧化石墨烯的薄膜基本烧完，而氧化石墨烯阻燃薄膜M1燃烧120s后形状能够保持完好。

图6示出了氧化石墨烯阻燃薄膜M1和氧化石墨烯薄膜的拉伸强度，可以看出，氧化石墨烯薄膜的拉伸强度在50MPa左右，而氧化石墨阻燃薄膜M1的拉伸强度高达240MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M1接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M1的导电性较差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M1所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M1被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。将氧化石墨烯薄膜替换上述氧化石墨烯阻燃薄膜M1接入连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯薄膜的导电性较差，小灯泡不会亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨薄膜所在的位置时，氧化石墨烯薄膜被还原为石墨烯薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮，但是由于石墨烯薄膜阻燃性能很差，几秒内就被烧断，发光二极管将不再发光。

实施例2

将5mg的六氯环三聚磷腈溶于0.5mL的N,N-二甲基甲酰胺中，然后与30mL浓度为1mg/mL的氧化石墨烯溶液混合均匀，将混合均匀的溶液倒入玻璃培养皿中形成薄膜前体，在60℃下干燥40h，得到平均厚度为15微米的氧化石墨烯阻燃薄膜M2，其中，氧化石墨烯的含量为86.2重量％，余量为阻燃剂。

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M2为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M2上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M2上均匀负载的小颗粒是六氯环三聚磷腈。

通过X射线粉末衍射图可以看到氧化石墨烯阻燃薄膜M2的特征衍射峰向小角度移动，出现在9.0°，说明六氯环三聚磷腈的加入使得氧化石墨烯的层间距变大。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M2的第二个热失重阶段的出现延迟了200℃，热稳定性明显提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M2在酒精灯的火焰上燃烧120s，氧化石墨烯阻燃薄膜M2形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M2进行拉伸侧测试，其拉伸强度为242MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M2接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M2的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M2所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M2被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例3

将13.3mg的六氯环三聚磷腈溶于1mL的N,N-二甲基甲酰胺中，然后与20mL浓度为2mg/mL的氧化石墨烯溶液混合均匀，将混合均匀的溶液倒入玻璃培养皿中形成薄膜前体，在50℃下干燥48h，得到平均厚度为20微米的氧化石墨烯阻燃薄膜M3，其中，氧化石墨烯的含量为75.2重量％，余量为阻燃剂。

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M3为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M3上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M3上均匀负载的小颗粒是六氯环三聚磷腈。

通过X射线粉末衍射图可以看到氧化石墨烯阻燃薄膜M3的特征衍射峰向小角度移动，出现在9.0°，说明六氯环三聚磷腈的加入使得氧化石墨烯的层间距变大。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M3的第二个热失重阶段的出现延迟了200℃，热稳定性明显提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M3在酒精灯的火焰上燃烧120s，氧化石墨烯阻燃薄膜M3形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M3进行拉伸侧测试，其拉伸强度为245MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M3接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M3的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M3所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M3被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例4

本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：

本实施例中使用的阻燃剂为三聚氰胺。

其余均与实施例1中相同，得到氧化石墨烯阻燃薄膜M4。

针对氧化石墨烯阻燃薄膜M4的相关测试结果如下：

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M4为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M4上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M4上均匀负载的小颗粒是三聚氰胺。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M4的第二个热失重阶段的出现延迟了150℃，热稳定性提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M4在酒精灯的火焰上燃烧100s，氧化石墨烯阻燃薄膜M4形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M4进行拉伸侧测试，其拉伸强度为200MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M4接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M4的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M4所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M4被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例5

本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：

本实施例中使用的阻燃剂为磷酸三苯酯。

其余均与实施例2中相同，得到氧化石墨烯阻燃薄膜M5。

针对氧化石墨烯阻燃薄膜M5的相关测试结果如下：

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M5为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M5上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M5上均匀负载的小颗粒是磷酸三苯酯。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M5的第二个热失重阶段的出现延迟了155℃，热稳定性提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M5在酒精灯的火焰上燃烧100s，氧化石墨烯阻燃薄膜M5形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M5进行拉伸侧测试，其拉伸强度为190MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M5接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M5的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M5所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M5被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例6

本实施例采用与实施例3相似的方法进行，所不同的是：

本实施例中使用的阻燃剂为三聚氰胺和磷酸三苯酯(且两者的重量比为1：1)。

其余均与实施例3中相同，得到氧化石墨烯阻燃薄膜M6。

针对氧化石墨烯阻燃薄膜M6的相关测试结果如下：

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M6为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M6上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M6上均匀负载的小颗粒是三聚氰胺和磷酸三苯酯。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M6的第二个热失重阶段的出现延迟了160℃，热稳定性提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M6在酒精灯的火焰上燃烧100s，氧化石墨烯阻燃薄膜M6形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M6进行拉伸侧测试，其拉伸强度为200MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M6接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M6的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M6所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M6被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例7

本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：

本实施例中使用的阻燃剂为溶于1mL的N,N-二甲基甲酰胺的20mg的六氯环三聚磷腈。

其余均与实施例1中相同，得到氧化石墨烯阻燃薄膜M7，其中，氧化石墨烯的含量为60.1重量％，余量为阻燃剂。

针对氧化石墨烯阻燃薄膜M7的相关测试结果如下：

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M7为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M7上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M7上均匀负载的小颗粒是六氯环三聚磷腈。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M7的第二个热失重阶段的出现延迟了180℃，热稳定性提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M7在酒精灯的火焰上燃烧100s，氧化石墨烯阻燃薄膜M7形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M7进行拉伸侧测试，其拉伸强度为200MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M7接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M7的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M7所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M7被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例8

本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：

本实施例中使用的阻燃剂为溶于0.5mL的N,N-二甲基甲酰胺的1.6mg的六氯环三聚磷腈。

其余均与实施例2中相同，得到氧化石墨烯阻燃薄膜M8，其中，氧化石墨烯的含量为94.7重量％，余量为阻燃剂。

针对氧化石墨烯阻燃薄膜M8的相关测试结果如下：

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M8为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M8上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M8上均匀负载的小颗粒是六氯环三聚磷腈。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M8的第二个热失重阶段的出现延迟了190℃，热稳定性提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M8在酒精灯的火焰上燃烧100s，氧化石墨烯阻燃薄膜M8形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M8进行拉伸侧测试，其拉伸强度为190MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M8接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M8的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M8所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M8被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

实施例9

本实施例采用与实施例7相似的方法进行，所不同的是：

本实施例中使用的阻燃剂为溶于1mL的N,N-二甲基甲酰胺的20mg的三聚氰胺。

其余均与实施例7中相同，得到氧化石墨烯阻燃薄膜M9，其中，氧化石墨烯的含量为60.3重量％，余量为阻燃剂。

针对氧化石墨烯阻燃薄膜M9的相关测试结果如下：

通过扫描电子显微镜测试可知氧化石墨烯阻燃薄膜M9为层状结构。

通过透射电子显微镜测试可知氧化石墨烯薄膜M9上均匀负载了小颗粒。

通过X射线光电子能谱分析测试，可以进一步确认氧化石墨烯薄膜M9上均匀负载的小颗粒是三聚氰胺。

通过热重分析可以看出氧化石墨烯阻燃薄膜M9的第二个热失重阶段的出现延迟了150℃，热稳定性提高。

将氧化石墨烯阻燃薄膜M9在酒精灯的火焰上燃烧100s，氧化石墨烯阻燃薄膜M9形状能够保持完好。

通过拉伸机对所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M9进行拉伸侧测试，其拉伸强度为150MPa。

将所制得的氧化石墨烯阻燃薄膜M9接入一个连有发光二极管的电路中，由于氧化石墨烯阻燃薄膜M9的导电性差，小灯泡不会被点亮，当用酒精灯的火焰去烧氧化石墨烯阻燃薄膜M9所在的位置时，氧化石墨烯阻燃薄膜M9被还原为石墨烯阻燃薄膜，导电性大大提高，发光二极管就会被点亮。因此，发光二极管可以作为指示灯应用于火灾警报装置。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于阻燃复合材料的组合物，其特征在于，该组合物中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述组合物的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述阻燃剂选自氮系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；优选地，所述阻燃剂选自六氯环三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一种；更加优选地，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。

3.一种氧化石墨烯阻燃薄膜，其特征在于，该氧化石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和氧化石墨烯，以所述氧化石墨烯阻燃薄膜的总量为基准，所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％，且所述氧化石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为10-100微米。

4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯阻燃薄膜，其中，所述阻燃剂选自氮系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；优选地，所述阻燃剂选自六氯环三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一种；更加优选地，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。

5.一种制备氧化石墨烯阻燃薄膜的方法，该方法包括：

(1)在溶剂存在下，将氧化石墨烯与阻燃剂进行接触，得到溶液A；

(2)将所述溶液A涂覆在基板上并进行干燥；

其中，所述氧化石墨烯与所述阻燃剂的用量使得经过步骤(2)干燥后得到的氧化石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃剂的含量为3-45重量％，所述氧化石墨烯的含量为55-97重量％。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述阻燃剂选自氮系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种；优选地，所述阻燃剂选自六氯环三聚磷腈、三聚氰胺和磷酸三苯酯中的至少一种；更加优选地，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、水和四氢呋喃中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述干燥的条件包括：温度为30-60℃，时间为24-72h。

9.由权利要求5-8中任意一项所述的方法制备得到的氧化石墨烯阻燃薄膜。

10.权利要求3-4、9中任意一项所述的氧化石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。