[发明专利]一种石墨烯复合阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合阻燃材料及其制备方法，该石墨烯复合阻燃材料包括如下重量份原料：改性石墨烯30‑50份和阻燃添加物10‑15份；将阻燃添加物和改性石墨烯在1‑羟基苯并三氮唑的作用下，阻燃添加剂上的氨基和改性石墨烯上的羧基发生缩合，使得阻燃添加物分子固定在改性石墨烯的表面，制得石墨烯复合阻燃材料，该石墨烯阻燃材料的磷的含氧酸在催化含羟基化合物脱水成碳，进而在材料的表面产生焦炭层，焦炭层能够隔氧、隔热进而使得火焰熄灭，同时在材料燃烧时产生的烟气很少，不会因为长时间使用使得自身阻燃性能下降。

技术领域

本发明涉及阻燃材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯复合阻燃材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料,石墨烯具有奇异的特点与优异的性质,比如量子霍尔效应,较高的模量、强度和电子迁移速率,巨大的比表面积,优良的导热和导电性能等。这些特点和性质使得石墨烯在能源、电子、催化、生物医药和复合材料等领域具有非常广泛的应用前景，由于其自身很好的阻燃性，使得石墨烯广泛运用于阻燃材料的制备。

现有的石墨烯复合阻燃材料多为石墨烯与无机阻燃物复合，使得材料的阻燃效果一般，材料表面的明火无法快速熄灭，且在材料燃烧时，会产生大量烟气，对环境污染较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯复合阻燃材料及其制备方法。

本发明要解决的技术问题：

现有的石墨烯复合阻燃材料多为石墨烯与无机阻燃物复合，使得材料的阻燃效果一般，材料表面的明火无法快速熄灭，且在材料燃烧时，会产生大量烟气，对环境污染较大。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种石墨烯复合阻燃材料，包括如下重量份原料：改性石墨烯30-50份和阻燃添加物10-15份；

该石墨烯复合阻燃材料由如下步骤制成：

步骤S1：将改性石墨烯和去离子水加入反应釜，在转速为300-500r/min，温度为35-40℃的条件下，进行搅拌并加入阻燃添加物和1-羟基苯并三氮唑，进行搅拌2-3h，制得混合液；

步骤S2：将步骤S1制得混合液在频率为3-5MHz的条件下，进行超声处理10-15min后，过滤去除滤液，将滤饼在温度为80℃的条件下，进行烘干2-3h，制得石墨烯复合阻燃材料。

进一步，步骤S1所述的1-羟基苯并三氮唑的用量为改性石墨烯质量25-30％。

进一步，所述的改性石墨烯由如下步骤制成：

步骤A1：将浓硫酸加入反应釜中，在转速为150-200r/min的条件下，进行搅拌，在温度为1-3℃的条件下，加入石墨和硝酸钠，进行搅拌10-15min后，加入高锰酸钾，继续搅拌1-1.5h后，升温至温度为35-40℃，进行反应20-30min后，加入去离子水，升温至温度为80-90℃，加入双氧水，继续反应1-2h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得氧化石墨烯；

步骤A2：将六水合硝酸镁和九水合硝酸铝溶于去离子水中，加入尿素，在转速为500-800r/min，温度为90-95℃的条件下，进行搅拌8-10h后，降温至温度为70-80℃，静置5-6h后，加入乙醇和正硅酸乙酯，在转速为200-300r/min，温度为40-50℃的条件下，进行反应10-15h后，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤2-3次后，在温度为130℃的条件下，进行干燥2-3h，制得改性石墨烯。