CN110511572A - 一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用，属于阻燃剂技术领域。本发明将碳材料、改性硅烷、催化剂和有机溶剂混合进行表面改性反应，得到改性碳材料溶液；然后加入阻燃硅烷、溶胶催化剂和水混合进行溶胶凝胶反应，得到含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。本发明得到的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂在高分子材料中具有良好的分散性，能够大幅提升碳材料与高聚物基体的界面相互作用，进而提升阻燃剂的阻燃效率。本发明制备的含多壁碳纳米管、单壁碳纳米管以及C60的硅杂化阻燃剂在环氧树脂中具有良好的分散性能，大幅度提高了环氧树脂的阻燃性能，测试阻燃性能达到了UL94标准的V0级别，氧指数可达30以上。

Description

一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
高分子材料被广泛应用于我们生活的各个领域，塑料、橡胶、纤维、涂料和胶粘剂等高分子材料都在世界各地需求量很大。尽管高分子材料相对于传统材料有很多优势，但是这些高分子材料大多是易燃材料，易酿成火灾造成严重的生命财产损失。因此，高分子材料的阻燃性能至关重要。
阻燃型高分子材料也称耐燃性高分子材料，指遇火焰不燃烧，或者不易燃烧，离开火焰后很快熄灭的高分子材料。目前，在制备阻燃型高分子材料时加入的阻燃剂主要有无机盐、含卤化物和磷元素的有机化合物以及聚苯并咪唑类化合物三大类；其中无机盐起到的作用是吸收热量，阻碍火焰传播，含卤化物和磷元素的有机化合物主要作用是捕获燃烧反应需要的自由基，聚苯并咪唑类化合物能够在燃烧时发生碳化，形成碳化层，从而阻止火焰传播。
但是由于用量最为广泛的含卤化物和磷元素的有机化合物阻燃剂非常容易对环境造成污染，逐渐被含硅的有机无机杂化阻燃剂所取代，人们对此进行了大量的研究，例如，文献(《硅系阻燃剂阻燃PC及PC/ABS复合材料研究进展》，高烽等，工程塑料应用，2013第41卷第5期)中记载了多种新型硅系阻燃剂，通过共聚、接枝以及交联反应或者与磷氮类阻燃剂复配，对聚有机硅氧烷进行分子结构的修饰和改性，成为现有阻燃剂发展的趋势。
因为硅物质能与高分子材料中的高聚物基体作用，并且硅物质能在加热过程中向聚合物表面迁移，从而形成表面富含硅的坚固炭层，能够起到高效阻燃的目的；且连接有机相与无机相的化学键为-Si-C-键，所以-Si-C-键是连接有机相与无机相的桥梁，这就使得阻燃型高分子材料中的硅系阻燃剂的分散状况对高分子材料的阻燃性能至关重要。但是通常情况下碳纳米管等碳材料在高聚物中的分散效果较差，导致掺杂有碳材料的硅系阻燃剂在高分子材料中的分散效果也变得较差。因此，将碳材料与硅系阻燃剂有效复合具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用，本发明提供的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂在高分子材料中的分散性良好，能够令高分子材料的阻燃性能得到提高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种碳材料的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳材料、改性硅烷、催化剂和有机溶剂混合进行表面改性反应，得到改性碳材料溶液；
(2)将所述改性碳材料溶液与阻燃硅烷、溶胶催化剂和水混合进行溶胶凝胶反应，得到含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
优选的，所述步骤(1)中碳材料包括C60、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种；所述碳材料、改性硅烷、阻燃硅烷和水的质量比为1∶0.1～1∶5～10∶2～10。
优选的，所述步骤(1)中改性硅烷包括3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
优选的，所述步骤(1)中催化剂包括N，N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N，N，N′，N′-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N，N-二甲基苄胺和二丁基锡二月桂酸酯中的一种或几种。
优选的，所述步骤(1)中有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯仿、二氯苯、二氯甲烷、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚和二氧六环中的一种或几种。
优选的，所述步骤(1)中表面改性反应在惰性气体的保护下进行；所述表面改性反应的温度为50～150℃，时间为1～24h。
优选的，所述步骤(2)中溶胶凝胶反应在室温下进行，所述溶胶凝胶反应的时间为2～12h。
优选的，所述步骤(2)中阻燃硅烷为具有S-1～S-8所示结构的化合物中的一种或多种：
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
本发明提供了上述技术方案所述含碳材料的硅杂化复合阻燃剂在高分子材料阻燃中的应用。
有益效果：
本发明将碳材料、改性硅烷、催化剂和有机溶剂混合进行表面改性反应，得到改性碳材料溶液；然后加入阻燃硅烷、溶胶催化剂和水混合进行溶胶凝胶反应，得到含碳材料的硅杂化阻燃剂。本发明通过将碳材料和改性硅烷以及阻燃硅烷进行有机无机杂化复合，得到的含碳材料的硅杂化阻燃剂具有碳材料分散性好，阻燃效率高的特点。
本发明提供的制备方法将表面改性反应和溶胶凝胶法相结合，是通过碳材料的表面改性和硅杂化复合阻燃剂的制备，实现碳材料在高分子材料中的均匀分散。本发明通过对碳材料的表面改性增加改性碳材料的功能化基团，进而实现改性碳材料在硅系阻燃剂中的良好分散，最终得到的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂在高聚物中具有良好的分散效果，且改性碳材料的高活性基团进一步加强了碳材料与高分子聚合物的界面相互作用，实现了含碳材料的硅杂化复合阻燃剂对高分子材料的阻燃效率提升。
实施例结果表明，本发明制备的含多壁碳纳米管、单壁碳纳米管以及C60的硅杂化复合阻燃剂在环氧树脂中具有良好的分散性能，大幅度提高了环氧树脂的阻燃性能，测试阻燃性能达到了UL94标准的V0级别，氧指数可达30以上。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂分散于环氧树脂基体中的切片的透射电镜照片.
具体实施方式
本发明提供了一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳材料、改性硅烷、催化剂和有机溶剂混合进行表面改性反应，得到改性碳材料溶液；
(2)将所述改性碳材料溶液与阻燃硅烷、溶胶催化剂和水混合进行溶胶凝胶反应，得到含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
本发明将碳材料、改性硅烷、催化剂和有机溶剂混合进行表面改性反应，得到改性碳材料溶液。
在本发明中，所述碳材料优选包括C60、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种；本发明所述C60是富勒烯式结构分子中最小的一种，结构非常稳定，硬度大，轫度(延展性)比钢强100倍；本发明所述单壁碳纳米管和多壁碳纳米管是一类具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。本发明所述碳材料具有重量轻，比表面积大，力学性能好的特点，改性后与阻燃硅烷复合掺杂到高分子材料中会显著提升高分子材料的阻燃性能。
在本发明中，所述改性硅烷优选包括3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。在本发明中，采用所述改性硅烷对碳材料的表面进行硅烷化的修饰改性，可以增加碳材料表面的功能化基团、提高碳材料对有机无机材料的界面结合能力，进而达到提高碳材料在硅杂化复合阻燃剂中的分散效果和填充性能的，进一步提升其在高分子聚合物材料中的分散性。
在本发明中，所述表面改性反应采用的催化剂优选包括N，N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N，N，N′，N′-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N，N-二甲基苄胺和二丁基锡二月桂酸酯中的一种或几种。在本发明中，所述表面改性反应采用的有机溶剂优选包括苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯仿、二氯苯、二氯甲烷、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚和二氧六环中的一种或几种。本发明所述表面改性反应用催化剂能够促进改性硅烷中附带的高活性基团(如异氰酸酯基、氨基、羧基等)在所述碳材料表面相互反应，从而达到提高碳材料表面活性和对有机材料的界面结合能力。
在本发明中，所述表面改性反应优选在惰性气体的保护下进行，本发明所述惰性气体优选包括氮气、氦气或氩气；本发明优选采用超声搅拌的方式将碳材料、改性硅烷和催化剂在有机溶剂中分散均匀，然后再通入惰性气体并开始加热，本发明对所述超声搅拌以及加热方式无具体要求；本发明所述表面改性反应的温度优选为50～150℃，更优选为50～120℃，时间优选为1～24h，更优选为5～15h。本发明具体设定的反应温度根据有机溶剂的不同，以不超过有机溶剂的沸点为准。本发明对所述表面改性反应采用的设备无具体要求。
得到碳材料改性溶液后，本发明将所述改性碳材料溶液与阻燃硅烷、溶胶催化剂和水混合进行溶胶凝胶反应，得到含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
在本发明中，所述溶胶催催化剂优选包括氨水、盐酸、醋酸、硫酸和氢氟酸中的一种或几种；所述水优选为蒸馏水。本发明得到的改性碳材料溶液具有很高的化学活性，本发明优选采用滴加的方式加入溶胶催化剂和水，以避免局部反应过快；发生溶胶凝胶反应时溶液的温度会小幅度升高。
在本发明中，所述阻燃硅烷优选为具有S-1～S-8所示结构的化合物中的一种或多种：
在本发明中，所述碳材料、改性硅烷、阻燃硅烷和水的质量比优选为1∶0.1～1∶5～10∶2～10，更优选为1∶0.5～1∶5～8∶5～8。本发明通过控制所述碳材料、改性硅烷、阻燃硅烷的用量比例关系，得到仅含有少量氮和磷的新型含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
在本发明中，所述溶胶凝胶反应优选在室温下进行，反应时间优选为2～12h，更优选为4～10h，进一步优选为6～8h。在本发明中，上述表面改性反应完成后，无需进行任何处理，将所得改性碳材料反应液的温度自然降温至室温后，滴加溶胶催化剂和水继续进行溶胶凝胶化反应即可。
在本发明中，所述溶胶凝胶反应完成后，本发明优选通过减压蒸馏的方式除去残留的有机溶剂和水，得到含碳材料的硅杂化复合阻燃剂，本发明对所述减压蒸馏的压力和温度无具体限定。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。本发明提供的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂是一种含阻燃元素、碳材料和硅元素的有机无机纳米复合阻燃剂，阻燃性能优异，且在高聚物基体中具有良好的分散性，提升了硅杂化复合阻燃剂的阻燃效率。
本发明提供了上述含碳材料的硅杂化阻燃剂产品在高分子材料阻燃中的应用。本发明所述高分子材料包括但不限于塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等材料。本发明对应用方法无特殊要求，在本发明的具体实施例中，所述应用方法包括如下步骤：将含碳材料的硅杂化阻燃剂、固化剂和高分子材料混合后加热至液体状，浇注到模具中进行保温，冷却后得到掺杂本发明含碳材料的硅杂化阻燃剂的高分子材料。在本发明中，所述含碳材料的硅杂化阻燃剂的添加量优选为所述高分子材料质量的5～15％。
下面结合实施例对本发明提供的一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)在装有机械搅拌器的500ml三口瓶中，将1g多壁碳纳米管分散于200ml的四氢呋喃中，超声搅拌使其分散均匀，加入1g 3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和0.1g二丁基锡二月桂酸酯，升温到60℃，在持续搅拌情况下反应18个小时，得到改性碳材料溶液；
(2)然后将所述改性碳材料溶液和1.9g阻燃硅烷S-1，2ml氨水，9ml蒸馏水混合均匀，在室温下进行溶胶凝胶反应，反应3小时后减压蒸馏除去溶剂，得到的黑色固体粉末即为含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂，产率为88％。
将实施例1得到的含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂应用到环氧树脂中，具体包括如下步骤：
取含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂2.71g与20g环氧树脂在60℃下搅拌均匀，然后加入4.35g 4，4-二氨基二苯甲烷作为固化剂，将阻燃树脂液体浇筑到长8cm、宽3cm、厚3cm的模具中，升温至100℃保持2小时，升温至150℃保持2小时，冷却至室温，脱模，得到掺杂含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品。
将实施例1得到掺杂含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品切片后进行透射电镜分析，所得结果如图1所示，由图1可以看出，白色区域代表的含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂在环氧树脂基体中具有良好的分散性；对该样品进行UL94垂直燃烧试验，阻燃性能达到V0级别；对该样品用氧指数仪测定其氧指数，氧指数达到31。通过UL94试验和氧指数测定可以看出实施例1制备的含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂大幅度提高了环氧树脂的阻燃性能。
实施例2
一种含C60的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)在装有机械搅拌器的500ml三口瓶中，将1g C60分散于200ml的四氢呋喃中，超声搅拌使其分散均匀，加入1gA171(乙烯基三甲氧基硅烷)，升温到60℃，在持续搅拌情况下反应18个小时，得到改性碳材料溶液；
(2)然后将所述改性碳材料溶液和1.9g阻燃硅烷S-2，1ml盐酸，8ml蒸馏水混合均匀，在室温下进行溶胶凝胶反应，反应5小时后减压蒸馏除去溶剂，得到的黑色固体粉末即为含C60的硅杂化复合阻燃剂，产率为91％。
将实施例2得到的含C60的硅杂化复合阻燃剂应用到环氧树脂中，具体包括如下步骤：
取含C60的硅杂化复合阻燃剂2.71g与20g环氧树脂在60℃下搅拌均匀，然后加入4.35g 4，4-二氨基二苯甲烷作为固化剂，将阻燃树脂液体浇筑到长8cm、宽3cm、厚3cm的模具中，升温至100℃保持2小时，升温至150℃保持2小时，冷却至室温，脱模，得到掺杂含C60的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品。
将实施例2得到掺杂含C60的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品进行UL94垂直燃烧试验，阻燃性能达到V0级别；对该样品用氧指数仪测定其氧指数，氧指数达到32。通过UL94试验和氧指数测定可以看出实施例2制备的含C60的硅杂化复合阻燃剂大幅度提高了环氧树脂的阻燃性能。
将实施例2得到掺杂含C60的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品切片后进行透射电镜分析，与本发明图1中观察到的分散效果一致。
实施例3
一种含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)在装有机械搅拌器的500ml三口瓶中，将1g单壁碳纳米管分散于200ml的二氧六环中，超声搅拌使其分散均匀，加入1g 3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和0.1g二丁基锡二月桂酸酯，升温到60℃，在持续搅拌情况下反应12个小时，得到改性碳材料溶液；
(2)然后将所述改性碳材料溶液和10g阻燃硅烷(S-4和S-5各5g)，2ml盐酸，8ml蒸馏水混合均匀，在室温下进行溶胶凝胶反应，反应10小时后减压蒸馏除去溶剂，得到的黑色固体粉末即为含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂，产率为94％。
将实施例3得到的含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂应用到环氧树脂中，具体包括如下步骤：
取含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂2.71g与20g环氧树脂在60℃下搅拌均匀，然后加入4.35g 4，4-二氨基二苯甲烷作为固化剂，将阻燃树脂液体浇筑到长8cm、宽3cm、厚3cm的模具中，升温至100℃保持2小时，升温至150℃保持2小时，冷却至室温，脱模，得到掺杂含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品。
将实施例3得到掺杂含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品进行UL94垂直燃烧试验，阻燃性能达到V0级别；对该样品用氧指数仪测定其氧指数，氧指数达到31。通过UL94试验和氧指数测定可以看出实施例3制备的含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂大幅度提高了环氧树脂的阻燃性能。
将实施例3得到掺杂含单壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品切片后进行透射电镜分析，与本发明图1中观察到的分散效果一致。
实施例4
一种含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)在装有机械搅拌器的500ml三口瓶中，将2g多壁碳纳米管分散于200ml的氯仿中，超声搅拌使其分散均匀，加入0.5g 3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和0.1g二丁基锡二月桂酸酯，升温到60℃，在持续搅拌情况下反应12个小时，得到改性碳材料溶液；
(2)然后将所述改性碳材料溶液和8g阻燃硅烷S-4，1ml氨水，7ml蒸馏水混合均匀，在室温下进行溶胶凝胶反应，反应3小时后减压蒸馏除去溶剂，得到的黑色固体粉末即为含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂，产率为86％。
将实施例4得到的含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂应用到环氧树脂中，具体包括如下步骤：
取含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂2.71g与20g环氧树脂在60℃下搅拌均匀，然后加入4.35g 4，4-二氨基二苯甲烷作为固化剂，将阻燃树脂液体浇筑到长8cm、宽3cm、厚3cm的模具中，升温至100℃保持2小时，升温至150℃保持2小时，冷却至室温，脱模，得到掺杂含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品。
将实施例4得到掺杂含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品进行UL94垂直燃烧试验，阻燃性能达到V0级别；对该样品用氧指数仪测定其氧指数，氧指数达到30。通过UL94试验和氧指数测定可以看出实施例1制备的含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂大幅度提高了环氧树脂的阻燃性能。
将实施例4得到掺杂含多壁碳纳米管的硅杂化复合阻燃剂的环氧树脂样品切片后进行透射电镜分析，与本发明图1中观察到的分散效果一致。
由本发明实施例1～4制备的含多壁碳纳米管、单壁碳纳米管以及C60的硅杂化复合阻燃剂及其在环氧树脂中的阻燃应用可以看出，本发明提供的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂在高分子材料中具有良好的分散性能，且能大幅度提高高分子材料的阻燃性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含碳材料的硅杂化复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将碳材料、改性硅烷、催化剂和有机溶剂混合进行表面改性反应，得到改性碳材料溶液；
(2)将所述改性碳材料溶液与阻燃硅烷、溶胶催化剂和水混合进行溶胶凝胶反应，得到含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中碳材料包括C60、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种；所述碳材料、改性硅烷、阻燃硅烷和水的质量比为1∶0.1～1∶5～10∶2～10。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中改性硅烷包括3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、甲基-(3-异氰酸丙基)二甲基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中催化剂包括N，N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N，N，N′，N′-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N，N-二甲基苄胺和二丁基锡二月桂酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯仿、二氯苯、二氯甲烷、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚和二氧六环中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中表面改性反应在惰性气体的保护下进行；所述表面改性反应的温度为50～150℃，时间为1～24h。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中溶胶凝胶反应在室温下进行，所述溶胶凝胶反应的时间为2～12h。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中阻燃硅烷为具有S-1～S-8所示结构的化合物中的一种或多种：
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂。
10.权利要求9所述的含碳材料的硅杂化复合阻燃剂在高分子材料阻燃中的应用。
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