本发明属于复合材料的制备方法，更具体涉及一种石墨烯增韧胶乳复合材料的制备方法。
背景技术：
：在石墨烯的应用中，石墨烯极易发生团聚，在复合材料中很难达到均匀分散，使得添加于复合材料的石墨烯的作用难以发挥。技术实现要素：本发明的目的是提供一种可提高石墨烯在高聚物中分散性能的一种石墨烯增韧胶乳复合材料的制备方法。根据本发明的一个方面，提供了一种石墨烯增韧胶乳复合材料的制备方法，包括如下步骤：对石墨烯进行预处理以减少石墨烯分散进入胶乳的阻力，增加石墨烯与乳胶的结合力；将石墨烯溶解到溶剂中制得混合物A；对所述混合物A进行再处理使所述混合物A中无气泡且所述石墨烯在溶剂中均匀分散；对再处理后的所述混合物A进行高压均质处理制得混合物B，所述混合物B中无颗粒；将所述混合物B加入到胶乳材料中进行均质处理制得混合物C；对所述混合物C进行干燥处理至所述混合物C中的溶剂被去除，制得石墨烯增韧胶乳复合材料。在一些实施方式中，所述预处理包括浸润、插层、预混和超声。在一些实施方式中，所述混合物A中还包括表面活性剂或偶联剂，所述表面活性剂或偶联剂与所述石墨烯的质量百分比为0.1％-10％。在一些实施方式中，所述溶剂选自水、乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、四氢呋喃、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。在一些实施方式中，所述石墨烯与所述溶剂的质量比为0.0175-0.03：1。在一些实施方式中，所述再处理依次包括砂磨、纳米化和过滤。在一些实施方式中，所述均质的手段为搅拌和超声，所述高压均质处理的压力为500-2000Bar，时间为10-300min。在一些实施方式中，所述胶乳为半硫化胶乳。在一些实施方式中，所述干燥处理包括高温烘干干燥或/和室温干燥或/和低温干燥或/和通风干燥或/和真空干燥或/和超临界干燥，所述干燥处理温度范围为100-150℃，所述干燥处理的时间为6-48h。在一些实施方式中，所述导热高强度石墨烯胶乳复合材料包括质量百分比为0.1％-0.01％的石墨烯。其有益效果为：石墨烯具有类苯环结构，根据相似相容原理，石墨烯在水性溶液中不易于相容与分散。将石墨烯先溶解在溶剂中，再通过胶乳材料易于制成石墨烯胶乳复合材料。本发明通过高压均质的分散方法使团聚的石墨烯均匀分散在经过预处理的液态胶乳中。在高压的外力作用下，石墨烯层间作用力被消弱，达到良好的分散状态，继而形成均匀稳定的热传递网络，使制得的复合材料导热均匀。本发明不仅提高了石墨烯在高聚物中的分散性能，同时又保持了石墨烯的晶体结构，防止其被破坏，从而保证了胶乳复合材料的机械性能价值。基于石墨烯材料堆积密度小和比表面积大特点，将石墨烯占导热高强度石墨烯复合材料的质量百分比控制在0.1％-0.01％之内，既能保证石墨烯的性能得到发挥，又可防止胶乳不具有机械性能价值。0.1％-10％的表面活性剂或偶联剂的加入可使石墨烯在有机介质中的分散更为均匀，并增加了复合材料中石墨烯和聚合物间的相容性和结合力。具体实施方式实施例一对石墨烯进行浸润、插层、预混和超声的预处理，通过在石墨烯层间插入非碳元素的原子、分子、离子甚至原子团，使层间距增大，层间作用力减弱，得到在溶液中稳定分散的石墨烯，以减少石墨烯分散进入胶乳的阻力，增加石墨烯与乳胶的结合力。再将预处理过的175g石墨烯溶解到9825g去离子水中超声搅拌2h，至石墨烯完全分散制得混合物A。对混合物A依次进行砂磨、纳米化和过滤的再处理，通过混合物A砂磨细化处理，然后过滤去除其中的滤渣，保证混合物A中无大颗粒，更细化，使所述混合物A中无气泡且石墨烯在溶剂中均匀分散。再通过纳米材料分散机对石墨烯水性浆料进行高压均质处理使石墨烯水性浆料形成稳定均质状态制得混合物B，高压均质处理压力为500Bar，时间为30min，确保混合物B中无颗粒无气泡，使得石墨烯在溶剂分散的更均匀，浆体更细化。取5g混合物B加入到200g固含量为44％的半硫化胶乳中进行超声均质搅拌2h后过滤，制得混合物C。对混合物C进行干燥处理，干燥处理的时间为6h，使混合物C中的溶剂被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯含量为0.1％的石墨烯增韧胶乳复合材料。下表为本实施例制得的高强度石墨烯胶乳复合材料与参考产品-1、参考产品-2和参考产品-3性能对比。参考产品-1、参考产品-2和参考产品-3均为从市面上购得。名称实施例一样品参考产品-1参考产品-2参考产品-3厚度/mm0.050.040.050.04拉伸最大力Fm/N11.18.08.78.2最大变形/mm610538577557断裂延伸率Eb/％763673721696撕裂最大力Fm/N3.961.242.642.35撕裂强度Ts/MPa56.531.855.141.2从上表中可知，本实施例制得的石墨烯胶乳复合材料的拉伸最大力和撕裂最大力明显增加，显著增加了乳胶材料的拉伸性能和撕裂性能，使乳胶材料具有较好的撕裂性能。实施例二对石墨烯进行浸润、插层、预混和超声预处理，通过在石墨烯层间插入非碳元素的原子、分子、离子甚至原子团，使层间距增大，层间作用力减弱，得到在溶液中稳定分散的石墨烯，以减少石墨烯分散进入胶乳的阻力，增加石墨烯与乳胶的结合力。再将预处理过的175g石墨烯溶解到9825g去离子水中超声搅拌2h至石墨烯完全分散散制得混合物A。对混合物A进行砂磨、纳米化和过滤的再处理，通过混合物A砂磨细化处理，然后过滤去除其中的滤渣，保证混合物A中无大颗粒，更细化，使所述混合物A中无气泡且石墨烯在溶剂中均匀分散。再通过纳米材料分散机对再处理后的混合物A进行高压均质处理使石墨烯水性浆料形成稳定均质状态制得混合物B，高压均质处理压力为2000Bar，时间为10min，确保混合物B中无颗粒无气泡，使得石墨烯在溶剂分散的更均匀，浆体更细化。将8g混合物B加入到400g固含量为44％的半硫化胶乳中，超声均质搅拌2h后进行过滤，制得混合物C。对混合物C进行干燥处理，干燥处理的时间为24h，使混合物C中的溶剂被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯增韧胶乳复合材料。本实施例制得的高强度石墨烯胶乳复合材料中的0.08％。实施例三对石墨烯进行浸润、插层、预混和超声预处理，通过在石墨烯层间插入非碳元素的原子、分子、离子甚至原子团，使层间距增大，层间作用力减弱，得到在溶液中稳定分散的石墨烯，以减少石墨烯分散进入胶乳的阻力，增加石墨烯与乳胶的结合力。再将预处理过的175g石墨烯溶解到9825g去离子水中，超声搅拌2h，至石墨烯完全溶解制得混合物A。对混合物A进行砂磨、纳米化和过滤的再处理，通过混合物A砂磨细化处理，然后过滤去除其中的滤渣，保证混合物A中无大颗粒，更细化，使所述混合物A中无气泡且石墨烯在溶剂中均匀分散。再通过纳米材料分散机对再处理后的混合物A进行高压均质处理使石墨烯水性浆料形成稳定均质状态制得混合物B，高压均质处理压力为1000Bar，时间为15min，确保混合物B中无颗粒无气泡，使得石墨烯在溶剂分散的更均匀，浆体更细化。将4g混合物B加入到320g固含量为44％的半硫化胶乳中，超声均质搅拌2h后进行过滤，制得混合物C。对混合物C进行干燥处理，干燥处理的时间为48h，使混合物C中的溶剂被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯增韧胶乳复合材料。本实施例制得的高强度石墨烯胶乳复合材料中的0.05％。实施例四对石墨烯进行浸润、插层、预混和超声预处理，通过在石墨烯层间插入非碳元素的原子、分子、离子甚至原子团，使层间距增大，层间作用力减弱，得到在溶液中稳定分散的石墨烯，以减少石墨烯分散进入胶乳的阻力，增加石墨烯与乳胶的结合力。再将预处理过的175g石墨烯溶解到9825g去离子水中，超声搅拌2h，至石墨烯完全分散制得混合物A。对混合物A进行砂磨、纳米化和过滤的再处理，通过混合物A砂磨细化处理，然后过滤去除其中的滤渣，保证混合物A中无大颗粒，更细化，使所述混合物A中无气泡且石墨烯在溶剂中均匀分散。再通过纳米材料分散机对再处理后的混合物A进行高压均质处理使石墨烯水性浆料形成稳定均质状态制得混合物B，高压均质处理压力为1000Bar，时间为15min，确保混合物B中无颗粒无气泡，使得石墨烯在溶剂分散的更均匀，浆体更细化。将4g混合物B加入到700g固含量为44％的半硫化胶乳中，超声均质搅拌2h后进行过滤，制得混合物C。对混合物C进行干燥处理，干燥处理的时间为48h，使混合物C中的溶剂被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯增韧胶乳复合材料。本实施例制得的高强度石墨烯胶乳复合材料中的0.01％。以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域普通技术人员来讲，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3