60~80°C、搅拌下反应1~2h，离心分离，所得沉淀物用无水乙醇洗涤、干燥后，制得尿素插 层石墨复合物;然后将尿素插层石墨复合物栗入双螺杆振动挤出机，双螺杆振动挤出机由 进料端向出料端依次设置研磨段、插层段、剥离段，控制研磨段温度60~80°C;插层段温度 150~180°C ;剥离段温度180~360°C ;在螺杆挤出机挤出过程中，插层在石墨复合物中的尿素 分解释放出大量的气体，使大量的石墨层发生剥离，通过振动挤出机的高速旋转剪切力场 和振动拉伸力场，使已发生剥离的鳞片石墨快速剥离成石墨烯微片； (3) 将步骤(2)经双螺杆振动挤出机得到的石墨烯微片加入到100份的聚甲基丙烯酸水 溶液中，在60~80 °C搅拌分散20~40min，然后冷却、静置、抽滤，在60~80 °C干燥，得到有机微 胶囊包覆的石墨稀微片； (4) 将步骤(3)得到的有机微胶囊包覆的石墨烯微片粉碎至粒径小于ΙΟμπι的粉末，即可 作为导热塑料专用石墨烯微片。
[0022] 实施例2 混凝土导热塑料专用石墨烯微片复合材料的制备方法： (1) 将80重量份的天然鳞片石墨、10重量份的纳米氮化铝、5重量份的硬脂酸钠通过膨 化挤压机混合30~50min得到预混物； (2) 将步骤（1)得到的预混物与浓度为10 mol/L的尿素溶液按1:8的质量比混合后， 在60~80°C、搅拌下反应1~2h，离心分离，所得沉淀物用无水乙醇洗涤、干燥后，制得尿素插 层石墨复合物;然后将尿素插层石墨复合物栗入双螺杆振动挤出机，双螺杆振动挤出机由 进料端向出料端依次设置研磨段、插层段、剥离段，控制研磨段温度60~80°C;插层段温度 150~180°C ;剥离段温度180~360°C ;在螺杆挤出机挤出过程中，插层在石墨复合物中的尿素 分解释放出大量的气体，使大量的石墨层发生剥离，通过振动挤出机的高速旋转剪切力场 和振动拉伸力场，使已发生剥离的鳞片石墨快速剥离成石墨烯微片； (3) 将步骤(2)经双螺杆振动挤出机得到的石墨烯微片加入到80份的聚丙烯酰胺水溶 液中，在60~80°C搅拌分散20~40min，然后冷却、静置、抽滤，在60~80°C干燥，得到有机微胶 囊包覆的石墨稀微片； (4) 将步骤(3)得到的有机微胶囊包覆的石墨烯微片粉碎至粒径小于ΙΟμπι的粉末，即可 作为导热塑料专用石墨烯微片。
[0023] 实施例3 木材导热塑料专用石墨烯微片复合材料的制备方法： (1) 将80重量份的天然鳞片石墨、15重量份的纳米氮化硼、10重量份的水性硬脂酸锌通 过膨化挤压机混合30~50min得到预混物； (2) 将步骤(1)得到的预混物与浓度为15 mol/L的尿素溶液按1:6的质量比混合后， 在60~80°C、搅拌下反应1~2h，离心分离，所得沉淀物用无水乙醇洗涤、干燥后，制得尿素插 层石墨复合物;然后将尿素插层石墨复合物栗入双螺杆振动挤出机，双螺杆振动挤出机由 进料端向出料端依次设置研磨段、插层段、剥离段，控制研磨段温度60~80°C;插层段温度 150~180°C ;剥离段温度180~360°C ;在螺杆挤出机挤出过程中，插层在石墨复合物中的尿素 分解释放出大量的气体，使大量的石墨层发生剥离，通过振动挤出机的高速旋转剪切力场 和振动拉伸力场，使已发生剥离的鳞片石墨快速剥离成石墨烯微片； (3) 将步骤(2)经双螺杆振动挤出机得到的石墨烯微片加入到100份的离子型水溶性环 氧树脂水溶液中，在60~80 °C搅拌分散20~40min，然后冷却、静置、抽滤，在60~80 °C干燥，得 到有机微胶囊包覆的石墨烯微片； (4) 将步骤(3)得到的有机微胶囊包覆的石墨烯微片粉碎至粒径小于ΙΟμπι的粉末，即可 作为导热塑料专用石墨烯微片。
[0024] 实施例4 混凝土导热塑料专用石墨烯微片复合材料的制备方法： (1) 将70重量份的天然鳞片石墨、15重量份的纳米二氧化硅、5重量份的水性硬脂酸酰 胺通过膨化挤压机混合30~50min得到预混物； (2) 将步骤(1)得到的预混物与浓度为20 mol/L的尿素溶液按1:5的质量比混合后， 在60~80°C、搅拌下反应1~2h，离心分离，所得沉淀物用无水乙醇洗涤、干燥后，制得尿素插 层石墨复合物;然后将尿素插层石墨复合物栗入双螺杆振动挤出机，双螺杆振动挤出机由 进料端向出料端依次设置研磨段、插层段、剥离段，控制研磨段温度60~80°C;插层段温度 150~180°C ;剥离段温度180~360°C ;在螺杆挤出机挤出过程中，插层在石墨复合物中的尿素 分解释放出大量的气体，使大量的石墨层发生剥离，通过振动挤出机的高速旋转剪切力场 和振动拉伸力场，使已发生剥离的鳞片石墨快速剥离成石墨烯微片； (3) 将步骤(2)经双螺杆振动挤出机得到的石墨烯微片加入到100份的阿拉伯胶水溶液 中，在60~80°C搅拌分散20~40min，然后冷却、静置、抽滤，在60~80°C干燥，得到有机微胶囊 包覆的石墨烯微片； (4) 将步骤(3)得到的有机微胶囊包覆的石墨烯微片粉碎至粒径小于ΙΟμπι的粉末，即可 作为导热塑料专用石墨烯微片。
【主权项】
1. 一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于:采用天然鳞片石墨为主要 原料，通过尿素插层改性，利用双螺杆振动挤出机剪切剥离获得石墨烯，然后通过有机微胶 囊包覆处理得到粉末状导热塑料专用石墨烯微片，具体制备方法如下： (1) 将70~80重量份的天然鳞片石墨、10~15重量份的纳米无机粉体、5~10重量份的硬脂 酸盐通过膨化挤压机混合30~50min得到预混物； (2) 将步骤（1)得到的预混物与浓度为10~20 mol/L的尿素溶液按1:5~10的质量比 混合后，在60~80°C、搅拌下反应1~2h，离心分离，所得沉淀物用无水乙醇洗涤、干燥后，制 得尿素插层石墨复合物;然后将尿素插层石墨复合物栗入双螺杆振动挤出机，双螺杆振动 挤出机由进料端向出料端依次设置研磨段、插层段、剥离段，控制研磨段温度60~80°C;插层 段温度150~180°C;剥离段温度180~360°C;在螺杆挤出机挤出过程中，插层在石墨复合物中 的尿素分解释放出大量的气体，使大量的石墨层发生剥离，通过振动挤出机的高速旋转剪 切力场和振动拉伸力场，使已发生剥离的鳞片石墨快速剥离成石墨烯微片； (3) 将步骤(2)经双螺杆振动挤出机得到的石墨烯微片加入到80~100份的有机聚合物 水溶液中，在60~80 °C搅拌分散20~40min，然后冷却、静置、抽滤，在60~80 °C干燥，得到有机 微胶囊包覆的石墨烯微片； (4) 将步骤(3)得到的有机微胶囊包覆的石墨烯微片粉碎至粒径小于ΙΟμπι的粉末，即可 作为导热塑料专用石墨烯微片。2. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 天然鳞片石墨为径向尺寸大于50微米、碳含量大于97%的鳞片石墨。3. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 纳米无机粉体为纳米氧化错、纳米氮化错、纳米氮化硼、纳米二氧化娃中的至少一种。4. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 硬脂酸盐为水性硬脂酸盐，包括水性硬脂酸镁、硬脂酸钠、水性硬脂酸锌、水性硬脂酸酰胺 中的至少一种。5. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 双螺杆振动挤出机的转速为1 〇〇〇~1500rpm。6. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 有机聚合物为聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺、离子型水溶性环氧树脂、阿拉伯胶中的至少一 种。7. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 有机聚合物水溶液中有机聚合物的含量为1 〇~30%。8. 根据权利要求1所述一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法，其特征在于所述的 石墨烯微片直接添加到导热塑料。
【专利摘要】本发明提出一种导热塑料专用石墨烯微片的制备方法。该方法采用天然鳞片石墨为主要原料，利用尿素进行插层改性，通过双螺杆振动挤出机进行剪切剥离，利用尿素在加热条件下快速分解放出大量的气体，使大量的石墨层发生剥离，通过不同阶段的温度控制，将鳞片石墨逐层剥离成石墨烯微片，减少石墨烯微片的结构缺陷，提高石墨烯的导热性能；然后通过有机微胶囊对石墨烯微片进行包覆，降低了石墨烯的导电性，提高了石墨烯微片与导热塑料高分子的相容性，提高石墨烯的利用率，降低石墨烯在导热塑料中的应用成本。本发明采用机械剥离法制备的石墨烯微片，结构缺陷小，导热性能高，且整个工艺过程安全可靠，成本低廉，环保，具有显著的市场应用价值。
【IPC分类】C08K9/10, C08K9/04, C08K3/04, C08L77/00
【公开号】CN105622983
【申请号】CN201610106319
【发明人】陈庆, 孙丽枝
【申请人】成都新柯力化工科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月26日