一种导电石墨烯材料及其制备方法与流程

文档序号:15889029发布日期:2018-11-09 20:02阅读:340来源:国知局

本发明属于材料领域,具体涉及一种导电石墨烯材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯出色的物理性能,促使了其在高分子材料领域中的研究与应用,人们总是努力地尝试将石墨烯与聚合物制成复合材料,试图通过石墨烯来改进聚合物的导电、导热及其他特殊的性能;

从导电机理的角度,导电聚合物可大致分为两大类,其中第一类是复合型导电聚合物,是指聚合物为基体,与各种导电性填料(如金属粉末、导电炭黑、石墨等)通过共混、层压等复合方法而制得的具有一定导电能力的材料;然而这种方法大多都要在高温高压下进行,对设备要求高,且能耗较高。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种导电石墨烯材料及其制备方法。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种导电石墨烯材料,它是由下述重量份的原料组成的:

三梨醇酐单油酸脂0.5-1、硬脂酸2-3、胺基炭黑10-13、石墨烯100-116、高锰酸钾10-20、聚磷酸铵1-2、聚酰胺蜡微粉2-3。

所述的胺基炭黑是由下述重量份的原料组成的:

乙炔炭黑25-30、三乙胺1-2、8-羟基喹啉0.4-0.5、乙二醇苯醚0.01-0.02;

所述的胺基炭黑的制备方法,包括以下步骤:

(1)取8-羟基喹啉,加入到其重量10-15倍的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为50-60℃,保温搅拌20-30分钟,得醇分散液;

(2)取乙炔炭黑、三乙胺混合,加入到混合料重量20-30倍的去离子水中,在65-70℃下保温搅拌1-2小时,得炭黑分散液;

(3)取上述醇分散液、炭黑分散液混合,搅拌均匀,加入乙二醇苯醚,超声5-10分钟,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得胺基炭黑。

一种导电石墨烯材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)取石墨烯,加入到其重量35-40倍的、96-98%的硫酸溶液中,搅拌1-2小时,加入高锰酸钾,升高温度为40-50℃,保温搅拌60-70分钟,过滤,将沉淀水洗,真空80-90℃下干燥20-30分钟,冷却,得活化石墨烯;

(2)取聚酰胺蜡微粉,加入到其重量6-8倍的二甲基甲酰胺中,搅拌均匀,得酰胺分散液;

(3)取聚磷酸铵、硬脂酸混合,在60-70℃下保温搅拌10-20分钟,加入到混合料重量3-5倍的去离子水中,搅拌均匀,得聚磷酸铵水溶液;

(4)取上述活化石墨烯,加入到聚磷酸铵水溶液中,超声4-10分钟,得石墨烯分散液;

(5)取胺基炭黑,加入到上述石墨烯分散液中,搅拌均匀,加入到上述酰胺分散液中,升高温度为65-70℃,保温搅拌1-2小时,加入三梨醇酐单油酸脂,搅拌至常温,抽滤,将滤饼水洗,真空75-80℃下干燥40-50分钟,即得所述导电石墨烯材料。

本发明的优点:

本发明采用三乙胺处理炭黑,有效的改善了炭黑的表面活性,之后将石墨烯氧化,分散到含有硬脂酸的聚磷酸铵水溶液中,再以聚酰胺蜡微粉的二甲基甲酰胺溶液为反应溶剂,通过胺与硬脂酸的反应,从而改善了石墨烯与炭黑间的结合强度,同时,引入的聚酰胺蜡微粉则可以提高粘结强度,从而增强了成品材料的力学稳定性,本发明的材料具有很好的导电稳定性,品质高。

具体实施方式

实施例1

一种导电石墨烯材料,它是由下述重量份的原料组成的:

三梨醇酐单油酸脂0.5、硬脂酸2、胺基炭黑10、石墨烯100、高锰酸钾10、聚磷酸铵1、聚酰胺蜡微粉2。

所述的胺基炭黑是由下述重量份的原料组成的:

乙炔炭黑25、三乙胺1、8-羟基喹啉0.4、乙二醇苯醚0.01;

所述的胺基炭黑的制备方法,包括以下步骤:

(1)取8-羟基喹啉,加入到其重量10倍的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为50℃,保温搅拌20分钟,得醇分散液;

(2)取乙炔炭黑、三乙胺混合,加入到混合料重量20倍的去离子水中,在65℃下保温搅拌1小时,得炭黑分散液;

(3)取上述醇分散液、炭黑分散液混合,搅拌均匀,加入乙二醇苯醚,超声5分钟,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得胺基炭黑。

一种导电石墨烯材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)取石墨烯,加入到其重量35倍的、96%的硫酸溶液中,搅拌1小时,加入高锰酸钾,升高温度为40℃,保温搅拌60分钟,过滤,将沉淀水洗,真空80℃下干燥20分钟,冷却,得活化石墨烯;

(2)取聚酰胺蜡微粉,加入到其重量6倍的二甲基甲酰胺中,搅拌均匀,得酰胺分散液;

(3)取聚磷酸铵、硬脂酸混合,在60℃下保温搅拌10分钟,加入到混合料重量3倍的去离子水中,搅拌均匀,得聚磷酸铵水溶液;

(4)取上述活化石墨烯,加入到聚磷酸铵水溶液中,超声4分钟,得石墨烯分散液;

(5)取胺基炭黑,加入到上述石墨烯分散液中,搅拌均匀,加入到上述酰胺分散液中,升高温度为6℃,保温搅拌1-2小时,加入三梨醇酐单油酸脂,搅拌至常温,抽滤,将滤饼水洗,真空75℃下干燥40分钟,即得所述导电石墨烯材料。

实施例2

一种导电石墨烯材料,它是由下述重量份的原料组成的:

三梨醇酐单油酸脂1、硬脂酸3、胺基炭黑13、石墨烯116、高锰酸钾20、聚磷酸铵2、聚酰胺蜡微粉3。

所述的胺基炭黑是由下述重量份的原料组成的:

乙炔炭黑30、三乙胺2、8-羟基喹啉0.5、乙二醇苯醚0.02;

所述的胺基炭黑的制备方法,包括以下步骤:

(1)取8-羟基喹啉,加入到其重量15倍的无水乙醇中,搅拌均匀,升高温度为60℃,保温搅拌30分钟,得醇分散液;

(2)取乙炔炭黑、三乙胺混合,加入到混合料重量30倍的去离子水中,在70℃下保温搅拌2小时,得炭黑分散液;

(3)取上述醇分散液、炭黑分散液混合,搅拌均匀,加入乙二醇苯醚,超声10分钟,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得胺基炭黑。

一种导电石墨烯材料的制备方法,包括以下步骤:

(1)取石墨烯,加入到其重量40倍的、98%的硫酸溶液中,搅拌2小时,加入高锰酸钾,升高温度为50℃,保温搅拌70分钟,过滤,将沉淀水洗,真空90℃下干燥30分钟,冷却,得活化石墨烯;

(2)取聚酰胺蜡微粉,加入到其重量8倍的二甲基甲酰胺中,搅拌均匀,得酰胺分散液;

(3)取聚磷酸铵、硬脂酸混合,在70℃下保温搅拌20分钟,加入到混合料重量5倍的去离子水中,搅拌均匀,得聚磷酸铵水溶液;

(4)取上述活化石墨烯,加入到聚磷酸铵水溶液中,超10分钟,得石墨烯分散液;

(5)取胺基炭黑,加入到上述石墨烯分散液中,搅拌均匀,加入到上述酰胺分散液中,升高温度为70℃,保温搅拌2小时,加入三梨醇酐单油酸脂,搅拌至常温,抽滤,将滤饼水洗,真空80℃下干燥50分钟,即得所述导电石墨烯材料。

性能测试:

传统氧化石墨烯的电导率为0.01-0.03s/cm;

本发明实施例1的导电石墨烯材料的电导率为6.5s/cm;

本发明实施例2的导电石墨烯材料的电导率为7.0s/cm;

可以看出,本发明复合材料的电导率具有明显的提高。

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