本发明涉及一种导电复合材料的制备方法，特别涉及一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法。
背景技术：
凹凸棒土是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，其晶体呈针状、纤维状集合体，单根纤维晶的直径在20nm左右，长度可达几个µm，是一种天然的一维纳米材料。在涂料行业中，可以使用凹凸棒土来弥补某些增稠剂和分散剂的不足，已取得较好的效果。凹凸棒土可用作涂料的增稠剂、阻流剂和均化剂，尤其适用于外墙涂料、屋面涂料、结构涂料和胶凝涂料。其中导电凹凸棒土还可以作为一种功能材料，在抗静电涂料中具有广泛的应用。
石墨烯是单层碳原子紧密堆积而形成的炭质新材料，是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构，厚度只有0.335nm，是目前世界上最薄的二维材料，它是构筑其它维度碳质材料（如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元。石墨烯体积电阻只有约10-6ω·cm，比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小即导电性最好的材料。另外，石墨烯还具有良好的导热性（导热率为5000w（m·k）、高强度高达130gpa、高透明度（对自然光的吸收率只有2.3%左右）和超大的比表面积（2630m2/g）。由于石墨烯具有上述优异的性能，使其拥有良好的市场前景。为降低石墨烯的使用成本，可以通过化学方法在凹凸棒土包覆石墨烯形成复合导电粉体，从而降低生产成本。
聚噻吩是一种重要的结构型导电高分子材料，其分子链中存在共轭结构，由于其具有良好的溶解性、导电性和稳定性，易于制备以及其α，β位上能够连接各种基团使其性质多变的特点，受到广泛关注。近年来，聚噻吩与无机材料的复合物因性能优异、易制备、在空气中可稳定存在、复合后有较高的导电性和机械性能等特点引起了科研工作者的极大兴趣，聚噻吩与无机物形成的有机无机复合材料，不仅因为无机物的引入而改善其原有性能，而且因聚噻吩与无机物之间的协同作用，使得复合材料的性能优于单一组分性能的简单加和，甚至展示出新的功能。因此，因此，本发明研究了一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法，通过在凹凸棒土表面形成以石墨烯为内导电层和以聚噻吩为外导电层，使其不仅具有优异的导电性能和机械性能，还具有良好的柔韧性、耐热性、和化学稳定性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法，本发明在凹凸棒土表面形成以石墨烯为内导电层和以聚噻吩为外导电层，使其不仅具有优异的导电性能和机械性能，还具有良好的柔韧性、耐热性和化学稳定性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照质量比1:5-10称取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:30-40将氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超声分散20-40min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超声分散30-50min，高纯氩气吹扫1-2h后置于300-500w碘钨灯下并配置420nm的截止型滤光片滤去紫外光，开启光源进行光催化还原石墨烯包覆，照射2-3h后关闭光源，抽滤，滤饼依次用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，在60-70℃干燥5-7h，研磨，过筛，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照质量比称取1:0.4-0.6石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩单体；然后按照固液比将1:30-40将上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超声分散20-30min，得浆液a；再将噻吩单体溶于20-30倍体积的氯仿中，充分搅拌均匀，得溶液b；
（3）在冰浴以及机械搅拌下将溶液b加入到浆液a中，再加入无水氯化铁，控制无水氯化铁与噻吩单体的摩尔比为4:1，机械搅拌8-10h，反应完成后室温下将溶剂氯仿蒸干，再用摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液处理3-4次，至滤液为无色，水洗，抽滤，50-60℃真空干燥20-24h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料。
步骤（1）中所述的氧化石墨烯采用改进hummers法制备而得。
步骤（1）中所述的乙醇水溶液体积分数为20-30%。
步骤（1）中所述的超声功率为200-300w。
步骤（2）中所述的超声功率为150-250w。
本发明的有益效果：
本发明采用光催化还原氧化石墨烯对凹凸棒土进行包覆，使得在凹凸棒土表面形成一层石墨烯内导电层，然后以噻吩为单体、氯化铁为氧化剂，采用原位化学氧化聚合法对石墨烯包覆凹凸棒土再进行包覆，在石墨烯包覆凹凸棒土表面形成一层聚噻吩外导电层，使制得的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料不仅具有优异的导电性能和机械性能，还具有良好的柔韧性、耐热性和化学稳定性，可广泛用于制作抗静电涂料。
具体实施方式
实施例1
一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照质量比1:5称取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:30将氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超声分散20min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超声分散30min，高纯氩气吹扫1h后置于300w碘钨灯下并配置420nm的截止型滤光片滤去紫外光，开启光源进行光催化还原石墨烯包覆，照射3h后关闭光源，抽滤，滤饼依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在60℃干燥7h，研磨，过筛，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照质量比称取1:0.4石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩单体；然后按照固液比将1:30将上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超声分散20min，得浆液a；再将噻吩单体溶于20倍体积的氯仿中，充分搅拌均匀，得溶液b；
（3）在冰浴以及机械搅拌下将溶液b加入到浆液a中，再加入无水氯化铁，控制无水氯化铁与噻吩单体的摩尔比为4:1，机械搅拌8h，反应完成后室温下将溶剂氯仿蒸干，再用摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液处理3次，至滤液为无色，水洗，抽滤，50℃真空干燥24h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料。
步骤（1）中所述的氧化石墨烯采用改进hummers法制备而得。
步骤（1）中所述的乙醇水溶液体积分数为20%。
步骤（1）中所述的超声功率为300w。
步骤（2）中所述的超声功率为150w。
实施例2
一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照质量比1:8称取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:35将氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超声分散30min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超声分散40min，高纯氩气吹扫1.5h后置于400w碘钨灯下并配置420nm的截止型滤光片滤去紫外光，开启光源进行光催化还原石墨烯包覆，照射2.5h后关闭光源，抽滤，滤饼依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在65℃干燥6h，研磨，过筛，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照质量比称取1:0.5石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩单体；然后按照固液比将1:35将上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超声分散25min，得浆液a；再将噻吩单体溶于25倍体积的氯仿中，充分搅拌均匀，得溶液b；
（3）在冰浴以及机械搅拌下将溶液b加入到浆液a中，再加入无水氯化铁，控制无水氯化铁与噻吩单体的摩尔比为4:1，机械搅拌9h，反应完成后室温下将溶剂氯仿蒸干，再用摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液处理3次，至滤液为无色，水洗，抽滤，55℃真空干燥22h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料。
步骤（1）中所述的氧化石墨烯采用改进hummers法制备而得。
步骤（1）中所述的乙醇水溶液体积分数为25%。
步骤（1）中所述的超声功率为250w。
步骤（2）中所述的超声功率为200w。
实施例3
一种聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照质量比1:10称取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:40将氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超声分散40min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超声分散50min，高纯氩气吹扫2h后置于500w碘钨灯下并配置420nm的截止型滤光片滤去紫外光，开启光源进行光催化还原石墨烯包覆，照射2h后关闭光源，抽滤，滤饼依次用去离子水和无水乙醇洗涤4次，在70℃干燥5h，研磨，过筛，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照质量比称取1:0.6石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩单体；然后按照固液比将1:40将上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超声分散30min，得浆液a；再将噻吩单体溶于30倍体积的氯仿中，充分搅拌均匀，得溶液b；
（3）在冰浴以及机械搅拌下将溶液b加入到浆液a中，再加入无水氯化铁，控制无水氯化铁与噻吩单体的摩尔比为4:1，机械搅拌10h，反应完成后室温下将溶剂氯仿蒸干，再用摩尔浓度为1mol/l的盐酸溶液处理4次，至滤液为无色，水洗，抽滤，60℃真空干燥20h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土导电复合材料。
步骤（1）中所述的氧化石墨烯采用改进hummers法制备而得。
步骤（1）中所述的乙醇水溶液体积分数为30%。
步骤（1）中所述的超声功率为200w。
步骤（2）中所述的超声功率为250w。