石墨烯基阻燃劑阻燃機(jī)理

只有同時(shí)具備火三角——熱量、氧氣、燃料（基質(zhì)）三要素，環(huán)氧樹(shù)脂才能夠燃燒，只要阻斷其中一個(gè)要素，燃燒將無(wú)法進(jìn)行。石墨烯基阻燃劑在環(huán)氧樹(shù)脂燃燒過(guò)程中主要是通過(guò)抑制熱量和燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)阻燃。首先，石墨烯具有特殊的二維層狀結(jié)構(gòu)，在燃燒過(guò)程中可以促進(jìn)殘?zhí)康纳桑@些殘?zhí)靠梢宰鳛槲锢砥琳?，防止熱量的傳遞，延緩熱解產(chǎn)物（一般是可燃性的物質(zhì)）從基質(zhì)中逸出。第二，石墨烯具有較大的比表面積，可以有效地吸附易燃性熱解產(chǎn)物;此外還可以為金屬氧化物等物質(zhì)提供催化和碳化平臺(tái)。最后，石墨烯表面含有豐富的官能團(tuán)（羧基，羥基等基團(tuán)），一方面含氧官能團(tuán)低溫下分解并脫水，吸收周圍的熱量并稀釋周圍氧氣濃度，抑制燃燒;另一方面石墨烯與聚合物分子具有較強(qiáng)的相互作用，與阻燃基體有良好的相容性。 

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石墨烯基阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 石墨烯單獨(dú)作為環(huán)氧阻燃劑 

威海云山科技告知大家相比其他碳材料，石墨烯具有卓越的阻燃性能，這歸因于石墨烯優(yōu)異的穩(wěn)定性，石墨烯以及氧化石墨烯作為阻燃劑單獨(dú)用于環(huán)氧樹(shù)脂中，能夠改善基質(zhì)的阻燃性能、力學(xué)性能。早期，為了了解石墨烯氧化程度對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂阻燃性能的影響，Lee，Yu Rok等人研究了不同氧化狀態(tài)下的氧化石墨作為環(huán)氧樹(shù)脂的阻燃劑，研究表明適當(dāng)?shù)难趸谑┑淖枞夹Ч?，過(guò)度氧化則會(huì)削弱阻燃性能，并且超聲分散利于石墨烯在基體中的分散，但是會(huì)削弱阻燃性能。 

使用超聲剝離法實(shí)現(xiàn)了少片層的石墨烯在環(huán)氧樹(shù)脂中的剝離分散，提高了其在環(huán)氧樹(shù)脂中的分散性，進(jìn)而提高了環(huán)氧樹(shù)脂的阻燃性和力學(xué)性能。錐形量熱儀測(cè)試表明，相比純環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂/氧化石墨烯納米復(fù)合材料的點(diǎn)火時(shí)間延長(zhǎng)，熱釋放速率曲線變寬，熱釋放速率峰值也降低。 

雖然石墨烯單獨(dú)作為阻燃劑，能夠有效降低火安全性能，但是存在一定的局限性，石墨烯價(jià)格較高，單層制備工藝不夠完善。