CN105860117B - 一种自组装石墨烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自组装石墨烯复合材料及其制备方法和应用，该复合材料由以下方法制备：1)将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠溶液混合，升温并加入水合肼进行反应，过滤、用水分散得PSS‑RGO分散液；将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺溶液混合后升温进行反应，过滤、用水分散得PEI‑RGO分散液；取PET基体经电晕活化及二次活化得活化基体；2)自组装：将活化基体依次浸入PSS‑RGO分散液、洗液、PEI‑RGO分散液、洗液中，取出即得。该复合材料实现了石墨烯在PET基体上的规整分布，提高了复合材料的阻隔性能；石墨烯阻隔涂层不影响基体材料的光学、力学性能，在包装、医药、电子显示领域具有良好的应用前景。

Description

一种自组装石墨烯复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于阻隔材料技术领域，具体涉及一种自组装石墨烯复合材料，同时还涉及该自组装石墨烯复合材料的制备方法及该自组装石墨烯复合材料作为气体阻隔材料的应用。
背景技术
随着现代工业的发展，对阻隔性材料的要求也越来越高。如包装材料需要降低氧气的渗入；在电子显示屏行业，需要增加对水蒸气的阻隔；同样，在医药领域，也需要隔绝氧气和水蒸气对药品的污染。因此，提高高分子材料对气体的阻隔性能，不仅仅在包装行业，在医药、电子显示领域，都具有重要意义。现有技术中，提高高分子材料阻隔性能的一种方法是使用添加纳米填充剂，如使用粘土作为阻隔填充剂；但是，粘土易于团聚，不易均匀分散于高分子材料中，导致阻隔性能提高有限。
石墨烯是一种二维材料，对气体的高阻隔性使其成为一种理想的高分子阻隔填充材料。利用石墨烯提高聚合物材料的阻隔性能，可以从两个方面考虑：一是提高石墨烯的剥离程度，使其均匀分散于高分子材料中；二是提高石墨烯在高分子材料中的规整度，使其具有一定的方向性。而传统添加阻隔填充剂的方式如溶液共混、原位聚合和熔融共混，不仅仅难于实现石墨烯的完全剥离，更是难于实现石墨烯的规整分布。
如现有技术中，CN104004342A公开了一种阻隔TPU/功能氧化石墨烯复合薄膜，是以氧化石墨烯、TPU为原料，采用异氟尔酮二异氰酸酯对氧化石墨烯进行改性后，TPU与改性的氧化石墨烯经混合、超声、涂膜制得TPU/功能氧化石墨烯复合薄膜。该技术方案采用原料共混、涂膜的方法制备所述复合薄膜，具有一定的阻隔水蒸气以及氧气等小分子物质的能力。
CN104804204A公开了一种石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料，是采用改进Hummers法制备氧化石墨烯，分散于DMF中，超声处理，倒入溶胀于DMF中的TPU，采用溶液涂覆成膜工艺制得GO/TPU复合材料薄膜，再经原位热还原处理，制得石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料。该技术方案采用溶液涂覆、原位热还原的方法制备所述复合材料，一定程度上可用于对材料的阻隔及抗静电性能有较高要求的领域。
但是，上述制备方法采用传统的共混涂膜的方式，难以实现石墨烯二维材料在基体上的规整分布，从而造成所得复合材料存在较多的局部缺陷，阻隔性能提高有限，还不能满足气体小分子的阻隔要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种自组装石墨烯复合材料，具有良好的气体阻隔性能。
本发明的第二个目的是提供一种上述自组装石墨烯复合材料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种上述自组装石墨烯复合材料作为气体阻隔材料的应用。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种自组装石墨烯复合材料，是由包括以下步骤的方法制备的：
1)材料准备：将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液混合后，升温至80～95℃，加入水合肼进行反应，过滤后得PSS改性石墨烯，用水分散得PSS-RGO分散液；
将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺(PEI)溶液混合后，升温至80～95℃进行反应，过滤后得PEI改性石墨烯，用水分散得PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理后，浸入聚乙烯亚胺溶液中进行二次活化，得活化基体；
2)自组装：将所得活化基体依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
上述方法中，使用聚乙烯亚胺和聚对苯乙烯磺酸钠作为石墨烯的表面改性剂，分别得到带有正电荷的聚乙烯改性石墨烯和带有负电荷的聚对苯乙烯磺酸钠改性石墨烯，即使用聚电解质改性石墨烯作为组装前驱物，用于后续自组装石墨烯阻隔涂层。
步骤1)中，按照氧化石墨烯与聚对苯乙烯磺酸钠的质量比为1:1～5的比例，将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠溶液混合；所述水合肼的加入量为：每0.1g氧化石墨烯加入0.1～1.0ml水合肼。
步骤1)中，按照氧化石墨烯与聚乙烯亚胺的质量比为1:1～5的比例，将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺溶液混合。
事先制备氧化石墨烯分散液，具体为：将氧化石墨烯加入水中，超声分散。超声的时间为30～60min。
在制备聚合物改性石墨烯时，所述混合是指机械搅拌或磁力搅拌进行混合；优选的，搅拌的时间为30min；搅拌的转速为300～400rpm。
所述过滤为过膜抽滤；过滤的目的是除去未反应的PSS或PEI。
在制备PSS改性石墨烯时，PSS分两阶段修饰到石墨烯片层表面：首先将氧化石墨烯分散液滴加到聚对苯乙烯磺酸钠溶液中，常温下搅拌混合，使PSS依靠π-π相互作用吸附在氧化石墨烯表面；然后再升温，添加还原剂水合肼，将氧化石墨烯(GO)还原为石墨烯(RGO)，产生大量的C＝C，使得更多的PSS吸附到石墨烯片层表面。
步骤1)中，所得PSS-RGO分散液中，PSS改性石墨烯的浓度为0.5～1mg/ml；所得PEI-RGO分散液中，PEI改性石墨烯的浓度为0.5～1mg/ml。所述PSS-RGO分散液的pH为3～5；所述PEI-RGO分散液的pH为9～10。
步骤1)中，制备活化基体时，电晕活化处理的电压为15kV，处理时间为20～40min。使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为基体，经电晕活化处理及浸入PEI溶液进行二次活化后，在PET基体表面覆盖一层高分子聚电解质，有利于后续静电自组装阻隔涂层。
步骤1)中，制备活化基体时，二次活化所用的聚乙烯亚胺溶液的浓度为0.1～1.0mg/ml。二次活化的浸入时间为10～20min。二次活化后，将基体浸入去离子水中除去多余的聚合物；浸入去离子水的时间为10～20min。
步骤2)中，浸入PSS-RGO分散液、PEI-RGO分散液的时间分别为10～20min。所述洗液为去离子水；浸入洗液的时间为10～20min。浸入洗液的目的是除去多余未组装的改性石墨烯。
将步骤2)所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料重复依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中的操作，取出即得具有n层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
一般情况下，逐层自组装的层数越多，阻隔效果越好。此处可根据应用需要协调阻隔涂层的层数与复合材料的厚度，灵活性强，使用方便。优选的，20≤n。
本发明的自组装石墨烯复合材料，是分别采用改性剂聚乙烯亚胺、聚对苯乙烯磺酸钠与氧化石墨烯反应，得到带有正电荷的聚乙烯改性石墨烯和带有负电荷的聚对苯乙烯磺酸钠改性石墨烯，然后将这两种聚合物改性石墨烯在静电作用力下逐层自组装到PET基体上制得的；逐层自组装的方法实现了石墨烯二维材料在PET基体上的规整分布，形成石墨烯阻隔涂层，极大的提高了复合材料的阻隔性能；该复合材料的石墨烯阻隔涂层不影响高分子材料基体的光学、力学性能，因而在包装、医药、电子显示领域具有良好的应用前景。
一种上述的自组装石墨烯复合材料的制备方法，包括下列步骤：
1)材料准备：将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液混合后，升温至80～95℃，加入水合肼进行反应，过滤后得PSS改性石墨烯，用水分散得PSS-RGO分散液；
将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺(PEI)溶液混合后，升温至80～95℃进行反应，过滤后得PEI改性石墨烯，用水分散得PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理后，浸入聚乙烯亚胺溶液中进行二次活化，得活化基体；
2)自组装：将所得活化基体依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将步骤2)所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料重复依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中的操作，取出即得具有n层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
本发明的自组装石墨烯复合材料的制备方法中，以聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)为改性剂、水合肼为还原剂制备了PSS改性石墨烯。氧化石墨烯片层上既存在拥有众多含氧基团的氧化区域，也存在没氧化的石墨区域，也就是说氧化石墨烯片层同时含有氧化微区和石墨微区。因此，常温下聚对苯乙烯磺酸钠中的苯环被吸附到氧化石墨烯的石墨微区；升温时，随着氧化石墨烯进一步被还原为石墨烯，更多的PPS被吸附到新还原的石墨微区，从而使得PSS均匀的修饰在石墨烯表面；由于磺酸钠基团的解离，而使得PPS改性石墨烯带有负电荷。在制备PEI改性石墨烯时，反应机理是氨基对环氧基团的亲核开环反应，利用此反应，聚乙烯亚胺(PEI)分子化学接枝到石墨烯片层上。由于氨基吸附水中的氢离子，所以PEI改性石墨烯带有正电荷。
PET基体经电晕活化处理后，进入聚乙烯亚胺溶液中进行二次活化，使其表面均匀吸附一层聚乙烯亚胺，洗去多余的聚合物后，得活化基体；将活化基体浸入PSS-RGO分散液中，由于静电引力作用，PSS改性石墨烯被吸附到PET基体表面，然后洗去多余的PSS改性石墨烯，此时PET基体表面被PSS改性石墨烯修饰，所以带有负电荷；接着将其浸入PEI-RGO分散液中，带有正电荷的PEI改性石墨烯被吸附到基体表面。一方面由于石墨烯片层的可弯曲性，另一方面是为了使界面能最大程度的降低，石墨烯片层被“面对面”吸附到基体表面，而不是“站立”在基体表面。通过静电自组装的方式，依次使PSS改性石墨烯和PEI改性石墨烯吸附到基体表面，就使得石墨烯片层具有高度规整性的堆积在PET基体表面，得到具有阻隔涂层的石墨烯复合材料，从而提高了复合材料的阻隔性能。
该制备方法中，逐层自组装的方法为蘸提法，利用静电作用力进行自组装，操作简单，极大地提高了PET材料的阻隔性能，适合大规模工业化生产。
一种上述的自组装石墨烯复合材料作为气体阻隔材料的应用。
本发明的自组装石墨烯复合材料具有优异的气体阻隔性能，作为气体阻隔材料使用，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例5所得自组装石墨烯复合材料(PSS-RGO/PEI-RGO)50的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
1)材料准备：
将0.1g的氧化石墨烯(GO)分散在水中，超声30min得浓度为1mg/ml的氧化石墨烯分散液；
磁力搅拌下，将100ml的氧化石墨烯分散液加入到100ml、浓度为3mg/ml的聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液中(氧化石墨烯与聚对苯乙烯磺酸钠的质量比为1:3)，搅拌30min进行混合后，升温至95℃，加入1ml水合肼(每0.1g氧化石墨烯对应加入水合肼1ml)，反应8h后，过膜抽滤，除去未反应的PSS，得PSS改性石墨烯，用水分散得浓度为0.5mg/ml、pH＝3的PSS-RGO分散液；
磁力搅拌下，将100ml的氧化石墨烯分散液加入到100ml、浓度为3mg/ml的聚乙烯亚胺(PEI)溶液中(氧化石墨烯与聚乙烯亚胺的质量比为1:3)，搅拌30min进行混合后，升温至95℃反应8h，过膜抽滤，除去未反应的PEI，得PEI改性石墨烯，用水分散得浓度为0.5mg/ml、pH＝9的PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理20min后，浸入浓度为0.5mg/ml的聚乙烯亚胺溶液10min中进行二次活化，然后浸入去离子水中10min，取出得活化基体；
2)自组装：将所得活化基体浸入浓度为0.5mg/ml、pH＝3的PSS-RGO分散液中10min，取出后浸入去离子水中10min，再浸入浓度为0.5mg/ml、pH＝9的PEI-RGO分散液中10min，取出后进入去离子水中10min，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)1，其中1表示阻隔涂层的层数为1。
实施例2
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
将实施例1所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作9次，即得具有10层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有10层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)10。
实施例3
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
将实施例1所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作19次，即得具有20层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有20层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)20。
实施例4
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
将实施例1所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作29次，即得具有30层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有30层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)30。
实施例5
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
将实施例1所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为0.5mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作49次，即得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)50。
本实施例所得自组装石墨烯复合材料(PSS-RGO/PEI-RGO)50的照片如图1所示。从图1可以看出：所得具有50层PSS-RGO/PEI-RGO石墨烯的薄膜厚度约为347nm，每层PSS-RGO/PEI-RGO的厚度约为6.94nm，从而计算出聚合物改性石墨烯片层PSS-RGO或PEI-RGO的平均厚度为3.47nm。这个厚度要比纯石墨烯片层0.35nm大，这是因为接枝在石墨烯片层表面的聚合物的原因。由于表面带有聚合物的石墨烯片层逐层沉积在PET基体上，从而使得聚合物/石墨烯在PET基体上交替出现，形成砖石结构，从而具有优越的阻隔性能。
实施例6
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
1)材料准备：
将0.1g的氧化石墨烯(GO)分散在水中，超声30min得浓度为1mg/ml的氧化石墨烯分散液；
磁力搅拌下，将100ml的氧化石墨烯分散液加入到100ml、浓度为5mg/ml的聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液中(氧化石墨烯与聚对苯乙烯磺酸钠的质量比为1:5)，搅拌30min进行混合后，升温至80℃，加入0.5ml水合肼(每0.1g氧化石墨烯对应加入水合肼0.5ml)，反应8h后，过膜抽滤，除去未反应的PSS，得PSS改性石墨烯，用水分散得浓度为1.0mg/ml、pH＝3的PSS-RGO分散液；
磁力搅拌下，将100ml的氧化石墨烯分散液加入到100ml、浓度为5mg/ml的聚乙烯亚胺(PEI)溶液中(氧化石墨烯与聚乙烯亚胺的质量比为1:5)，搅拌30min进行混合后，升温至80℃反应8h，过膜抽滤，除去未反应的PEI，得PEI改性石墨烯，用水分散得浓度为1.0mg/ml、pH＝9的PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理30min后，浸入浓度为0.1mg/ml的聚乙烯亚胺溶液10min中进行二次活化，然后浸入去离子水中10min，取出得活化基体；
2)逐层自组装：将所得活化基体浸入浓度为1.0mg/ml、pH＝3的PSS-RGO分散液中10min，取出后浸入去离子水中10min，再浸入浓度为1.0mg/ml、pH＝9的PEI-RGO分散液中10min，取出后进入去离子水中10min，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料；
将所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为1.0mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为1.0mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作49次，即得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)50。
实施例7
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
1)材料准备：
将0.1g的氧化石墨烯(GO)分散在水中，超声30min得浓度为1mg/ml的氧化石墨烯分散液；
磁力搅拌下，将100ml的氧化石墨烯分散液加入到100ml、浓度为1mg/ml的聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液中(氧化石墨烯与聚对苯乙烯磺酸钠的质量比为1:1)，搅拌30min进行混合后，升温至90℃，加入0.1ml水合肼(每0.1g氧化石墨烯对应加入水合肼0.1ml)，反应8h后，过膜抽滤，除去未反应的PSS，得PSS改性石墨烯，用水分散得浓度为1.0mg/ml、pH＝5的PSS-RGO分散液；
磁力搅拌下，将100ml的氧化石墨烯分散液加入到100ml、浓度为1mg/ml的聚乙烯亚胺(PEI)溶液中(氧化石墨烯与聚乙烯亚胺的质量比为1:1)，搅拌30min进行混合后，升温至90℃反应8h，过膜抽滤，除去未反应的PEI，得PEI改性石墨烯，用水分散得浓度为1.0mg/ml、pH＝10的PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理40min后，浸入浓度为1.0mg/ml的聚乙烯亚胺溶液10min中进行二次活化，然后浸入去离子水中10min，取出得活化基体；
2)逐层自组装：将所得活化基体浸入浓度为1.0mg/ml、pH＝3的PSS-RGO分散液中10min，取出后浸入去离子水中10min，再浸入浓度为1.0mg/ml、pH＝9的PEI-RGO分散液中10min，取出后进入去离子水中10min，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料；
将所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为1.0mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为1.0mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作49次，即得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)50。
实施例8
本实施例的自组装石墨烯复合材料，是由以下方法制备的：
将实施例7所得具有50层阻隔涂层的石墨烯复合材料，重复依次浸入PSS-RGO分散液(浓度为1.0mg/ml，pH＝3)、去离子水、PEI-RGO分散液(浓度为1.0mg/ml、pH＝9)、去离子水中的操作，每次浸入的时间为10min，重复操作50次，即得具有100层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
将所得具有100层阻隔涂层的石墨烯复合材料记为(PSS-RGO/PEI-RGO)100。
实验例
本实验例对实施例1-8所得石墨烯复合材料进行氢气阻隔性能检测。检测方法为：将待测样品置于气体渗透仪中，25℃条件下，低压腔真空处理后，向高压腔以80cm3·min-1的速率加入气压为100KPa的氢气，检测样品对氢气的渗透速率。结果如表1所示。
表1实施例1-8所得石墨烯复合材料的氢气阻隔性能检测结果
检测样品 氢气渗透速率，cc/(m2·d·atm)
PET基体 330
实施例1所得(PSS-RGO/PEI-RGO)1 287
实施例2所得(PSS-RGO/PEI-RGO)10 175
实施例3所得(PSS-RGO/PEI-RGO)20 121
实施例4所得(PSS-RGO/PEI-RGO)30 98.5
实施例5所得(PSS-RGO/PEI-RGO)50 46.3
实施例6所得(PSS-RGO/PEI-RGO)50 37.5
实施例7所得(PSS-RGO/PEI-RGO)50 39.2
实施例8所得(PSS-RGO/PEI-RGO)100 18.6
从表1可以看出，相同条件下，相对于PET基体的氢气渗透速率为330cc/(m2·d·atm)，实施例1-8所得石墨烯复合材料的氢气渗透速率大大降低，最低低至18.6cc/(m2·d·atm)以下。实验结果表明，本发明所得自组装石墨烯复合材料具有优异的气体阻隔性能，作为气体阻隔材料使用，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种自组装石墨烯复合材料，其特征在于：是由包括以下步骤的方法制备的：
1)材料准备：将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠溶液混合后，升温至80～95℃，加入水合肼进行反应，过滤后得PSS改性石墨烯，用水分散得PSS-RGO分散液；
将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺溶液混合后，升温至80～95℃进行反应，过滤后得PEI改性石墨烯，用水分散得PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理后，浸入聚乙烯亚胺溶液中进行二次活化，得活化基体；
2)自组装：将所得活化基体依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：步骤1)中，按照氧化石墨烯与聚对苯乙烯磺酸钠的质量比为1:1～5的比例，将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠溶液混合；所述水合肼的加入量为：每0.1g氧化石墨烯加入0.1～1.0ml水合肼。
3.根据权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：步骤1)中，按照氧化石墨烯与聚乙烯亚胺的质量比为1:1～5的比例，将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺溶液混合。
4.根据权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：步骤1)中，所得PSS-RGO分散液中，PSS改性石墨烯的浓度为0.5～1mg/ml；所得PEI-RGO分散液中，PEI改性石墨烯的浓度为0.5～1mg/ml。
5.根据权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：步骤1)中，制备活化基体时，电晕活化处理的电压为15kV，处理时间为20～40min。
6.根据权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：步骤1)中，制备活化基体时，二次活化所用的聚乙烯亚胺溶液的浓度为0.1～1.0mg/ml。
7.根据权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：步骤2)中，浸入PSS-RGO分散液、PEI-RGO分散液的时间分别为10～20min。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的自组装石墨烯复合材料，其特征在于：将步骤2)所得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料重复依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中的操作，取出即得具有n层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
9.一种如权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
1)材料准备：将氧化石墨烯分散液与聚对苯乙烯磺酸钠溶液混合后，升温至80～95℃，加入水合肼进行反应，过滤后得PSS改性石墨烯，用水分散得PSS-RGO分散液；
将氧化石墨烯分散液与聚乙烯亚胺溶液混合后，升温至80～95℃进行反应，过滤后得PEI改性石墨烯，用水分散得PEI-RGO分散液；
取聚对苯二甲酸乙二醇酯基体，经电晕活化处理后，浸入聚乙烯亚胺溶液中进行二次活化，得活化基体；
2)自组装：将所得活化基体依次浸入PSS-RGO分散液、洗液、PEI-RGO分散液、洗液中，取出即得具有1层阻隔涂层的石墨烯复合材料。
10.一种如权利要求1所述的自组装石墨烯复合材料作为气体阻隔材料的应用。
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