CN105647549B

CN105647549B - 一种石墨烯阻燃薄膜及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105647549B
Application number: CN201610005268.3A
Authority: CN
Inventors: 王忠辉; 郭爱华; 孔令华
Original assignee: Beijing Xutan New Material Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Xutan New Material Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2036-01-06
Also published as: CN105647549A

Abstract

本发明涉及功能材料领域，公开了一种石墨烯阻燃薄膜及其制备方法和应用。该石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和石墨烯，以所述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％，所述石墨烯的含量为55‑97重量％，且所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为1‑100微米。本发明提供的所述石墨烯阻燃薄膜热稳定性好、阻燃性能好、形变小且在600℃空气中的残留量大。具体地，本发明提供的所述石墨烯阻燃薄膜在600℃空气中能够保持≥70％的质量并维持原有的形状。

Description

一种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，涉及一种石墨烯阻燃薄膜、一种制备石墨烯阻燃薄膜的方法以及由该方法制备得到的石墨烯阻燃薄膜、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-Beom Baek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，要得到形貌可控的石墨烯阻燃产品仍然比较困难；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石墨烯阻燃材料在空气中的热稳定性差，具体地，在600℃空气中的残留量少、形变大的缺陷，提供一种热稳定性好、阻燃性能好、形变小且在600℃空气中的残留量大的石墨烯阻燃薄膜。

第一方面，本发明提供一种石墨烯阻燃薄膜，该石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和石墨烯，以所述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％，所述石墨烯的含量为55-97重量％，且所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为1-100微米。

第二方面，本发明提供一种制备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；

(3)将经过步骤(2)得到的产物进行还原；

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

第三方面，本发明提供由前述方法制备得到的石墨烯阻燃薄膜。

第四方面，本发明提供前述石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。

本发明提供的所述石墨烯阻燃薄膜热稳定性好、阻燃性能好、形变小且在600℃空气中的残留量大。具体地，本发明提供的所述石墨烯阻燃薄膜在600℃空气中能够保持≥70％的质量并维持原有的形状。

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制备得到的石墨烯阻燃薄膜M1的X射线粉末衍射图。

图2是实施例1制备得到的石墨烯阻燃薄膜M1与石墨烯薄膜的热重分析图。

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，本发明提供了一种石墨烯阻燃薄膜，该石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和石墨烯，以所述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％，所述石墨烯的含量为55-97重量％，且所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为1-100微米。

本发明提供的上述石墨烯阻燃薄膜可以作为独立的阻燃产品使用。

优选地，以所述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％，所述石墨烯的含量为65-92重量％。

更加优选地，所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为5-50微米。

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石墨烯进行配合使用时，制备得到的石墨烯阻燃薄膜的阻燃性能更好，且在600℃空气中的残留量更大。

根据一种优选的具体实施方式，在本发明所述的石墨烯阻燃薄膜中含有石墨烯和作为阻燃剂的六氯环三聚磷腈，以所述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技术方案得到的石墨烯阻燃薄膜的阻燃性能以及在600℃空气中的残留量均能够达到最优。

第二方面，本发明提供了一种制备石墨烯阻燃薄膜的方法，该方法包括：

(2)将所述溶液A涂覆在基板上并进行干燥；

(3)将经过步骤(2)得到的产物进行还原；

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(3)还原后得到的石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃剂的含量为8-35重量％，所述石墨烯的含量为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(3)还原后得到的石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为1-100微米；更加优选使得所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为5-50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，在所述制备石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(1)中，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。

优选地，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(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0.5-8mg/mL，所述含有阻燃剂的溶液中的阻燃剂的浓度可以为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。

优选地，在步骤(3)中，所述还原的条件包括：温度为300-1000℃，时间为5-500min。

优选地，在所述制备石墨烯阻燃薄膜的方法中，在步骤(3)中，所述还原可以在例如空气、氮气或氦气等气氛中进行。

第三方面，本发明提供了由前述方法制备得到的石墨烯阻燃薄膜。

第四方面，本发明提供了前述石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。

本发明提供的石墨烯阻燃薄膜具有如下具体的优点：

1)热稳定性好，在600℃空气中能够保持≥70％的质量，且能够保持原有形状；

2)阻燃性能好，在酒精灯火焰上燃烧，与石墨烯薄膜相比能够保持明显更长的时间。

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射线粉末衍射仪：布鲁克公司，D8Advance；

热重分析仪：耐驰公司，STA 449C；

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3.5mg/mL的氧化石墨烯溶液，备用。

实施例1

将10mg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3.5mg/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60℃下干燥48h，然后再用热压机于800℃下还原50min，得到平均厚度为21微米的石墨烯阻燃薄膜M1，其中，通过元素分析(下同)可知，石墨烯的含量为67.7重量％，余量为阻燃剂。

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M1的内部结构为层状结构。

图1是石墨烯阻燃薄膜M1的X射线粉末衍射图，可以看到24.8°的特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

图2是石墨烯阻燃薄膜M1与石墨烯薄膜的热重分析图，从图2中可以看出，石墨烯薄膜在600℃的空气中基本热分解完全；而石墨烯阻燃薄膜M1在600℃(程序升温，在10℃/min升温条件下升温至600℃，下同)的空气中相对于初始质量能够保持88％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M1与石墨烯薄膜分别放在酒精灯的火焰上燃烧，90s后石墨烯薄膜已经减少一半，而石墨烯阻燃薄膜M1在燃烧120s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M1接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M1的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M1时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。当用石墨烯薄膜替换石墨烯阻燃薄膜M1接入该连有发光二极管的电路中时，由于石墨烯薄膜的导电性比较好，小灯泡会被点亮；但是当用酒精灯的火焰去灼烧石墨烯薄膜时，由于石墨烯薄膜的阻燃性能很差，5s内就被烧断，发光二极管不再发光。

实施例2

将1.5mg的六氯环三聚磷腈溶于0.3mL的N,N-二甲基甲酰胺中，然后与6mL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50℃下干燥40h，然后再用热压机于1000℃下还原10min，得到平均厚度为6微米的石墨烯阻燃薄膜M2，其中，石墨烯的含量为80.0重量％，余量为阻燃剂。

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M2的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M2进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M2进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M2在600℃的空气中相对于初始质量能够保持90％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M2放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M2在燃烧120s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M2接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M2的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M2时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

实施例3

将1.3mg的六氯环三聚磷腈溶于0.3mL的N,N-二甲基甲酰胺中，然后与6mL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35℃下干燥60h，然后再用热压机于600℃下还原100min，得到平均厚度为12微米的石墨烯阻燃薄膜M3，其中，石墨烯的含量为90.2重量％，余量为阻燃剂。

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M3的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M3进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M3进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M3在600℃的空气中相对于初始质量能够保持87％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M3放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M3在燃烧120s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M3接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M3的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M3时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

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，得到石墨烯阻燃薄膜M4，其中，石墨烯的含量为67.7重量％，余量为阻燃剂。

针对石墨烯阻燃薄膜M4的相关测试结果如下：

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M4的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M4进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M4进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M4在600℃的空气中相对于初始质量能够保持75％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M4放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M4在燃烧100s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M4接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M4的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M4时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

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，得到石墨烯阻燃薄膜M5，其中，石墨烯的含量为80.0重量％，余量为阻燃剂。

针对石墨烯阻燃薄膜M5的相关测试结果如下：

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M5的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M5进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M5进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M5在600℃的空气中相对于初始质量能够保持76％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M5放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M5在燃烧100s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M5接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M5的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M5时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

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，得到石墨烯阻燃薄膜M6，其中，石墨烯的含量为90.2重量％，余量为阻燃剂。

针对石墨烯阻燃薄膜M6的相关测试结果如下：

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M6的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M6进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M6进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M6在600℃的空气中对于初始质量能够保持77％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M6放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M6在燃烧100s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M6接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M6的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M6时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

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14mg的六氯环三聚磷腈。

其余均与实施例1中相同，得到石墨烯阻燃薄膜M7，其中，石墨烯的含量为60.0重量％，余量为阻燃剂。

针对石墨烯阻燃薄膜M7的相关测试结果如下：

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M7的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M7进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M7进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M7在600℃的空气中相对于初始质量能够保持78％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M7放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M7在燃烧100s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M7接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M7的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M7时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

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0.3mL的N,N-二甲基甲酰胺的0.4mg的六氯环三聚磷腈。

其余均与实施例2中相同，得到石墨烯阻燃薄膜M8，其中，石墨烯的含量为93.8重量％，余量为阻燃剂。

针对石墨烯阻燃薄膜M8的相关测试结果如下：

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M8的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M8进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M8进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M8在600℃的空气中相对于初始质量能够保持79％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M8放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M8在燃烧100s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M8接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M8的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为120s)石墨烯阻燃薄膜M8时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

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14mg的三聚氰胺。

其余均与实施例7中相同，得到石墨烯阻燃薄膜M9，其中，石墨烯的含量为60.0重量％，余量为阻燃剂。

针对石墨烯阻燃薄膜M9的相关测试结果如下：

由扫描电子显微镜测试可知石墨烯阻燃薄膜M9的内部结构为层状结构。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M9进行X射线粉末衍射测试，可以看到24.8°特征衍射峰，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。

对所制得的石墨烯阻燃薄膜M9进行热重分析，可以看出，石墨烯阻燃薄膜M8在600℃的空气中相对于初始质量能够保持70％的质量，并且能够保持原有的形状。

将石墨烯阻燃薄膜M9放在酒精灯的火焰上燃烧，石墨烯阻燃薄膜M9在燃烧100s后仍能够保持完好。

将所制得的石墨烯阻燃薄膜M9接入一个连有发光二极管的电路中，由于石墨烯阻燃薄膜M9的导电性比较好，小灯泡会被点亮，当用酒精灯的火焰去灼烧(灼烧的持续时间为100s)石墨烯阻燃薄膜M9时，发光二极管会持续发光不受火焰的影响。

从上述实施例结果可以看出，本发明提供的石墨烯阻燃薄膜热稳定性好、阻燃性能好、形变小且在600℃空气中的残留量大。具体地，本发明提供的所述石墨烯阻燃薄膜在600℃空气中能够保持≥70％的质量并维持原有的形状。

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

1.一种石墨烯阻燃薄膜，其特征在于，该石墨烯阻燃薄膜中含有阻燃剂和石墨烯，以所述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％，所述石墨烯的含量为55-97重量％，且所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为1-100微米，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈。

2.根据权利要求1所述的石墨烯阻燃薄膜，其中，以所述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％，所述石墨烯的含量为65-92重量％。

3.根据权利要求2所述的石墨烯阻燃薄膜，其中，所述石墨烯阻燃薄膜的平均厚度为5-50微米。

4.一种制备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，所述阻燃剂为六氯环三聚磷腈；

(2)将所述溶液A涂覆在基板上并进行干燥；

(3)将经过步骤(2)得到的产物进行还原；

5.根据权利要求4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。

6.根据权利要求4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。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述还原的条件包括：温度为300-1000℃，时间为5-500min。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述氧化石墨烯与所述阻燃剂的用量使得经过步骤(3)还原后得到的石墨烯阻燃薄膜中的所述阻燃剂的含量为8-35重量％，所述石墨烯的含量为65-92重量％。

9.由权利要求4-8中任意一项所述的方法制备得到的石墨烯阻燃薄膜。

10.权利要求1-3、9中任意一项所述的石墨烯阻燃薄膜作为阻燃材料的应用。