基于三维石墨烯改性的塑料复合材料及其制备的制作方法

文档序号:12742981阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于三维石墨烯改性的塑料复合材料,其特征在于,包括质量百分含量为95%-99.9%的塑料基材和0.1%-5%三维石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维石墨烯改性的塑料复合材料,其特征在于,所述塑料基材包括PA、PE、PP、PVC、POM、PC、PMMA、ABS、PS、PPS、尼龙66、EP、PF、PTFE、PVDF、PPA、PEEK、HDPE、LCP、PVA、PE-RT、TPE中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维石墨烯改性的塑料复合材料,其特征在于,所述的三维石墨烯具有亚微米至数微米的三维连通多孔网络。

4.一种权利要求1所述的基于三维石墨烯改性的塑料复合材料的制备方法,其特征在于,包括:

步骤1)通过改进的Hummers方法制备氧化石墨烯;

步骤2)三维石墨烯的制备:将步骤1)制备的氧化石墨烯超声分散在超纯水中,浓度为1-2mg/ml,之后转移到反应釜中160-200℃反应20-24h,水洗,得到三维还原氧化石墨烯水凝胶,冷冻干燥;

步骤3)将步骤2)制得的三维石墨烯和塑料基材在高速搅拌机中混合2-15min,再加入双螺杆挤出机中共混造粒,挤出机温度设定在170-280℃,制得三维石墨烯改性的塑料复合材料。

5.根据权利要求4所述的基于三维石墨烯改性的塑料复合材料的制备方法,其特征在于,所述改进的Hummers方法制备氧化石墨烯,包括预氧化和氧化和剥离;

所述预氧化为:将质量份为1份的天然石墨、3-10份浓硫酸、0.5-0.9份的K2S2O8及P2O5混合加热至80℃,反应6h,用超纯水清洗至中性得到预氧化石墨;

所述氧化为:0℃下,将氧化石墨与6-20份的浓硫酸混合,在搅拌下逐渐加入1-3份的KMnO4,在此过程中控制混合物温度在20℃以下;再将混合物升温至35℃,搅拌2h后,加入20-50份超纯水,继续搅拌15min,最后加入40-150份超纯水结束反应;接着,加入2份30%H2O2,将混合物用10%HCl离心清洗以除去多余的金属离子,得到的沉淀用超纯水反复离心清洗至溶液呈中性;

剥离:为了剥离氧化石墨,得到的产物用400w的细胞粉碎仪超声30min,13000rpm离心取上清液,90℃温度下进行24h干燥,得到黑棕色的氧化石墨烯。

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