本发明涉及复合材料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。
背景技术：
石墨烯是一种由一个原子层厚的在其它两个维度上以sp2杂化的碳原子所键接而成的片状纳米材料。由于石墨烯自身具有巨大的比表面积，高的热导率和电导率，以及良好的气体阻隔性引起了研究者浓厚的兴趣。石墨烯是单层sp2杂化的碳原子构成的二维碳纳米材料，理论上石墨烯单层原子的厚度约为0.34nm。由于含有以上良好的性能，已经有大量的研究者对其进行了广泛研究。
石墨烯与聚合物材料进行的复合，可以提高复合材料的力学性能，电导率以及热导率以及阻隔性。石墨烯与环氧树脂，聚苯乙烯，聚丙烯等聚合物材料的共混以及被大量的报道。对于石墨烯/聚合物复合材料而言，改善石墨烯在复合材料中的分散性，提高其与基体的界面结合性，得到了研究学者的极大光关注。
对于高分子基介电复合材料而言，二维纳米填料石墨烯的引入，能够使得其自身更加容易相互搭接，形成导电网络，因此能够使得可以显著的降低复合材料的逾渗阈值。较低的逾渗阈值，能够避免石墨烯的大量引入引起复合材料粘度的急剧增加，提高石墨烯复合材料的加工性能。同时较低的浓度也更加有利于石墨烯材料的分散。另外根据微电容模型，石墨烯引入到聚合物基体中后，可以形成微电容，其自身巨大的比表面积有利于提高其复合材料内部微电容的上下极板的面积。这能够使其提供更大的电容值，进而提高复合材料的介电常数。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺点，而提出的一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法。
一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、选用200目和300目的分样筛对石墨粉进行筛选，最终选取粒径能够通过200目分样筛，但是无法通过300目分样筛的石墨粉作为原料；
s2、取3g经过筛选后的石墨粉，加入到圆底烧瓶之中，之后再向圆底烧瓶中加入12ml的浓硫酸、2.5g的k2s2o8和2.5g的p2o5，在80℃的水浴之中加热搅拌5h，之后冷却至室温，向产物之中加入500ml的去离子水进行稀释，然后将其静置一夜；
s3、用孔径为0.4μm的尼龙系微孔滤膜对步骤s2中的混合物进行过滤，然后用大量的去离子水将产物洗涤至中性，干燥备用，得到预氧化石墨；
s4、将步骤s3所得到的预氧化石墨与120ml的浓硫酸加入到烧杯中，然后向烧杯中缓慢的加入15gkmno4，在此过程之中，要将烧杯放置在冰水浴之中，并不断用玻璃棒对整个反应体系进行搅拌，使整个反应体系的温度控制在20℃以下，然后再在35℃下继续反应2h，随后将250ml的水缓慢的加入到反应体系之中，随后将20ml浓度为30％的过氧化氢水溶液加入到反应体系之中，悬浊液会瞬间变化为金黄色；
s5、利用孔径为0.4μm的尼龙微孔滤膜将步骤s4得到的悬浊液进行过滤后，用1：10的稀盐酸1l洗涤产物，然后用0.5l去离子水继续洗涤，之后将剩余物质放入到透析袋中，将透析袋放置于去离子水中进行透析，直到悬浊液成中性，最后将产物导入到培养皿中在80℃下进行烘干，得到深棕色的氧化石墨片；
s6、将eb加入到dmf之中，在70℃下搅拌2h，冷却至室温后将其经过0.4μm的滤膜进行过滤，取深蓝色的滤液备用；
s7、将适量的氧化石墨片加入到dmf之中超声分散约2h，再将步骤s6所得的滤液加入到氧化石墨片的悬浊液之中继续超声分散约1h；
s8、将步骤s7所得悬浊液置于90℃的水浴锅中，在磁力搅拌下，向其中加入适量的水合肼(其中水合肼与氧化石墨片的比例约为20μl：1mg)，继续反应2h后，将体系冷却至室温；
s9、将步骤s8所得悬浊液经过0.4μm的尼龙微孔滤膜进行过滤，并用dmf进行洗涤至滤液澄清，最后将所得湿态产物分散在dmf溶液中，得到reb悬浊液备用；
s10、将适量步骤s9所得的reb悬浊液加入到与dmf中，超声分散后，将此悬浊液放置到水浴中加热到70℃，在机械搅拌下加入适量的pvdf粉末，继续反应2h后，将所得液体倒入至大量的乙醇之中，静置3h后，制得块状复合材料。
本发明还提出了一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的测试方法，包括以下步骤：
s1、将上述块状复合材料在热压机上在190℃，20mpa下热压10min,冷却后得到直径约1cm，厚度约1mm的片状复合材料；
s2、将制备好的粉末状或块状复合材料样品除溶剂后直接放置在载玻片上，采用激光波长为631nm的光谱仪进行光谱测试；
s3、所有样品在测试之前进行烘干处理，采用视频接触角测量仪对样品进行接触角测试；
s4、将制备好的复合材料放入液氮之中进行淬断，采用扫描电子显微镜对复合材料的断面形貌进行观察；
s5、将制备好的粉末样品在dmf溶剂之中进行超声分散，而后将其滴加到硅片上，并固定硅片在匀胶机上而后快速旋转，使样品分散均匀，室温干燥后将硅片置于afm下进行观测，完成对复合材料的的afm测试；
s6、将约1mm厚的复合材料样品正反两个表面涂上电极后，使用万用表检测电极是否导通，然后将样品放置在仪器的电极之间，再在20℃-150℃的范围内利用阻抗分析仪对样品进行介电性能测试。
本发明提出的一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的有益效果有：
1、氧化石墨被成功的进行了还原，另外c-n键大量的出现在产物中，证明聚苯胺被引入到石墨烯中；
2、因为石墨烯自身由于带有大量共轭的π电子，加上自身巨大的比表面积，十分容易在π电子相互作用下而团聚在一起，当其表面上吸附上一层聚苯胺分子后，能够明显的降低石墨烯粒子间的π电子的相互作用，进而改善reb在溶液中的分散，这有利于制备复合材料时，reb在pvdf中分布更加均匀；
3、石墨烯材料能够更加容易的在pvdf中进行分散，导致石墨烯在复合材料中更加容易的搭接形成导电网络，从而降低复合材料的逾渗阈值，通过对填料的表面进行改性，能够降低复合材料的逾渗阈值。
本发明还提出了一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法和测试方法，操作简单，所需物料简单易得，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、选用200目和300目的分样筛对石墨粉进行筛选，最终选取粒径能够通过200目分样筛，但是无法通过300目分样筛的石墨粉作为原料；
s2、取3g经过筛选后的石墨粉，加入到圆底烧瓶之中，之后再向圆底烧瓶中加入12ml的浓硫酸、2.5g的k2s2o8和2.5g的p2o5，在80℃的水浴之中加热搅拌5h，之后冷却至室温，向产物之中加入500ml的去离子水进行稀释，然后将其静置一夜；
s3、用孔径为0.4μm的尼龙系微孔滤膜对步骤s2中的混合物进行过滤，然后用大量的去离子水将产物洗涤至中性，干燥备用，得到预氧化石墨；
s4、将步骤s3所得到的预氧化石墨与120ml的浓硫酸加入到烧杯中，然后向烧杯中缓慢的加入15gkmno4，在此过程之中，要将烧杯放置在冰水浴之中，并不断用玻璃棒对整个反应体系进行搅拌，使整个反应体系的温度控制在20℃以下，然后再在35℃下继续反应2h，随后将250ml的水缓慢的加入到反应体系之中，随后将20ml浓度为30％的过氧化氢水溶液加入到反应体系之中，悬浊液会瞬间变化为金黄色；
s5、利用孔径为0.4μm的尼龙微孔滤膜将步骤s4得到的悬浊液进行过滤后，用1：10的稀盐酸1l洗涤产物，然后用0.5l去离子水继续洗涤，之后将剩余物质放入到透析袋中，将透析袋放置于去离子水中进行透析，直到悬浊液成中性，最后将产物导入到培养皿中在80℃下进行烘干，得到深棕色的氧化石墨片；
s6、将eb加入到dmf之中，在70℃下搅拌2h，冷却至室温后将其经过0.4μm的滤膜进行过滤，取深蓝色的滤液备用；
s7、将适量的氧化石墨片加入到dmf之中超声分散约2h，再将步骤s6所得的滤液加入到氧化石墨片的悬浊液之中继续超声分散约1h；
s8、将步骤s7所得悬浊液置于90℃的水浴锅中，在磁力搅拌下，向其中加入适量的水合肼(其中水合肼与氧化石墨片的比例约为20μl：1mg)，继续反应2h后，将体系冷却至室温；
s9、将步骤s8所得悬浊液经过0.4μm的尼龙微孔滤膜进行过滤，并用dmf进行洗涤至滤液澄清，最后将所得湿态产物分散在dmf溶液中，得到reb悬浊液备用；
s10、将适量步骤s9所得的reb悬浊液加入到与dmf中，超声分散后，将此悬浊液放置到水浴中加热到70℃，在机械搅拌下加入适量的pvdf粉末，继续反应2h后，将所得液体倒入至大量的乙醇之中，静置3h后，制得块状复合材料。
其测试方法，包括以下步骤：
s1、将上述块状复合材料在热压机上在190℃，20mpa下热压10min,冷却后得到直径约1cm，厚度约1mm的片状复合材料；
s2、将制备好的粉末状或块状复合材料样品除溶剂后直接放置在载玻片上，采用激光波长为631nm的光谱仪进行光谱测试；
s3、所有样品在测试之前进行烘干处理，采用视频接触角测量仪对样品进行接触角测试；
s4、将制备好的复合材料放入液氮之中进行淬断，采用扫描电子显微镜对复合材料的断面形貌进行观察；
s5、将制备好的粉末样品在dmf溶剂之中进行超声分散，而后将其滴加到硅片上，并固定硅片在匀胶机上而后快速旋转，使样品分散均匀，室温干燥后将硅片置于afm下进行观测，完成对复合材料的的afm测试；
s6、将约1mm厚的复合材料样品正反两个表面涂上电极后，使用万用表检测电极是否导通，然后将样品放置在仪器的电极之间，再在20℃-150℃的范围内利用阻抗分析仪对样品进行介电性能测试。
本发明提出的一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料，将聚苯胺引入到石墨烯中，当石墨烯表面上吸附上一层聚苯胺分子后，能够明显的降低石墨烯粒子间的π电子的相互作用，便于复合材料的制备，有效降低了复合材料的逾渗阈值；本发明还提出了一种石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料的制备方法和测试方法，操作简单，所需物料简单易得，值得推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。