一种高导电型石墨烯-树脂复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种高导电型石墨?烯树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：1）将天然鳞片石墨和无水氯化铁放入真空管内封闭，加热至320?360oC，保持12?48小时，获得氯化铁插层石墨；2）将步骤1）制备得到的氯化铁插层石墨与适量的双氧水共同放入烧杯中在室温下反应2?6小时，获得少层石墨烯；3）将双酚A型E?51环氧树脂与聚醚胺D230树脂固化剂以3:1的重量比进行混合，得到混合物；4）在12?18oC的温度下，往步骤3）的混合物中添加步骤2）的少层石墨烯，搅拌混合2?10小时，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为1?5%；5）将步骤4）的混合物在80?120℃条件下固化2?6小时，最后自然冷却到室温。该发明所涉及的石墨烯树脂复合材料通过石墨烯的引入，提高了树脂的导电性。
【专利说明】
一种高导电型石墨烯-树脂复合材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明提供了一种高导电型石墨烯-树脂复合材料的制备方法。本发明属新材料技术领域。
【背景技术】
[0002]高分子聚合物材料由于其良好的绝缘性，长期以来在电气、通讯、航空等领域都有广泛的应用。随着时代的发展，各行业对于聚合物的综合性能有了越来越高的要求，其中较为突出的就是抗静电性能的要求，静电的存在使得聚合物材料往往容易在易燃，易爆场所导致灾难事故。另一方面，为了抵抗电磁干扰，聚合物材料的电磁屏蔽问题也亟待解决，这也促进了导电聚合物基复合材料的高速发展。
[0003]相比于常见的金属与炭黑等填充物，石墨烯具有比表面积大，渗滤阈值低，柔韧性好等优点。而导电填料自身的导电性对于导电聚合物的导电性能有着决定性的影响。因此，本发明从天然石墨出发，通过插层法制备少缺陷、高导电的少层石墨烯作为复合材料的导电填料，进而与树脂复合制备高导电型复合材料。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明所解决的技术问题是在制备高导电型石墨烯-树脂复合材料，利用石墨插层以及层间催化的方法制备高导电型少层石墨烯，然后与树脂材料及固化剂进行混合，制备尚导电型石墨稀树脂复合材料。
[0005]技术方案:
[0006]本发明的高导电型石墨烯树脂复合材料的制备方法包括如下步骤:
[0007]I)将天然鳞片石墨和无水氯化铁放入真空管内封闭，加热至320_360°C，保持12-48小时，获得氯化铁插层石墨；
[0008]2)将步骤I)制备得到的氯化铁插层石墨与适量的双氧水共同放入烧杯中在室温下反应2-6小时，在反应中双氧水同时作为氧化剂与还原剂，去除石墨插层化合物中的氯离子与铁离子，并且在反应过程中将插层石墨剥离获得少层石墨烯；
[0009]3)将双酚A型E-51环氧树脂与聚醚胺D230树脂固化剂以3:1的重量比进行混合，得到混合物；
[0010]4)在12-18°c的温度下，往步骤3)的混合物中添加步骤2)的少层石墨烯，搅拌混合2-10小时，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为1-5 % ;
[0011]5)将步骤4)的混合物在80-120°(:条件下固化2_6小时，最后自然冷却到室温，即可获得高导电型石墨烯树脂复合材料。
[0012]有益效果:该发明所涉及的石墨烯树脂复合材料通过石墨烯的引入，提高了树脂的导电性，也同时提高了树脂的韧性和抗腐蚀、抗冲击能力。另外，相比于常规的氧化还原法制备的石墨烯，本发明中利用的插层石墨烯具有缺陷少，导电性高等优点，可以在更少的填充下实现树脂复合材料更高的导电性。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的实施例1-5所获得的石墨烯树脂复合材料的电导率与石墨烯添加量的关系。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
[0015]本实施例的高导电型石墨烯树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0016]I)将I克天然鳞片石墨和2克无水氯化铁放入真空管内封闭，加热至360 °C，保持24小时，获得氯化铁插层石墨。
[0017]2)将制备得到的氯化铁插层石墨与100毫升的双氧水共同在室温下反应2小时，将插层石墨剥离获得少层石墨烯。
[0018]3)将双酚A型E-51环氧树脂与聚醚胺D230树脂固化剂以3:1的重量比进行混合，得到混合物。
[0019]4)在18°C的温度下，往步骤3)的混合物中添加步骤2)获得的少层石墨烯，搅拌混合6小时，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为I % ;
[0020]5)将步骤4)的混合物在100 °C条件下固化2小时，最后自然冷却到室温，即可获得尚导电型石墨稀树脂复合材料。
[0021]实施例2
[0022]本实施例的高导电型石墨烯树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0023]I)将I克天然鳞片石墨和2克无水氯化铁放入真空管内封闭，加热至320 °C，保持12小时，获得氯化铁插层石墨。
[0024]2)将制备得到的氯化铁插层石墨与100毫升的双氧水共同在室温下反应4小时，将插层石墨剥离获得少层石墨烯。
[0025]3)将双酚A型E-51环氧树脂与聚醚胺D230树脂固化剂以3:1的重量比进行混合，得到混合物。
[0026]4)在12°C的温度下，往步骤3)的混合物中添加步骤2)获得的少层石墨烯，搅拌混合2小时，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为2%;
[0027]5)将步骤4)的混合物在80 °(:条件下固化4小时，最后自然冷却到室温，即可获得高导电型石墨烯树脂复合材料。
[0028]实施例3
[0029]本实施例的高导电型石墨烯树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0030]I)将I克天然鳞片石墨和2克无水氯化铁放入真空管内封闭，加热至340 °C，保持48小时，获得氯化铁插层石墨。
[0031]2)将制备得到的氯化铁插层石墨与100毫升的双氧水共同在室温下反应6小时，将插层石墨剥离获得少层石墨烯。
[0032]3)将双酚A型E-51环氧树脂与聚醚胺D230树脂固化剂以3:1的重量比进行混合，得到混合物。
[0033]4)在15°C的温度下，往步骤3)的混合物中添加步骤2)获得的少层石墨烯，搅拌混合10小时，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为3%;
[0034]5)将步骤4)的混合物在120 °C条件下固化6小时，最后自然冷却到室温，即可获得尚导电型石墨稀树脂复合材料。
[0035]实施例4
[0036]本实施例的尚导电型石墨稀树脂复合材料的制备方法，与实施例1基本相同，区别在于，步骤4)中，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为4%。
[0037]实施例5
[0038]本实施例的尚导电型石墨稀树脂复合材料的制备方法，与实施例1基本相同，区别在于，步骤4)中，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为5%。
[0039]实施例6
[0040]检测实施例1-5所获得的石墨烯树脂复合材料的电导率与石墨烯添加量的关系。
[0041]图1是本发明的实施例1-5所获得的石墨烯树脂复合材料的电导率与石墨烯添加量的关系。从图1可以看出，当石墨烯的浓度为1%时，复合材料的电导率达到了 2.02*10—5Snf1,符合抗静电材料的要求。当石墨烯的质量分数上升到5%时，复合材料的电导率进一步提高到1.96*10—2Snf1，可以满足导电聚合物与电磁屏蔽材料的要求。
【主权项】
1.一种高导电型石墨烯-树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:. 1)将天然鳞片石墨和无水氯化铁放入真空管内封闭，加热至320-360°C，保持12-48小时，获得氯化铁插层石墨； .2)将步骤1)制备得到的氯化铁插层石墨与适量的双氧水共同放入烧杯中在室温下反应2-6小时，将插层石墨剥离获得少层石墨烯； . 3)将双酚A型E-51环氧树脂与聚醚胺D230树脂固化剂以3:1的重量比进行混合，得到混合物； . 4 )在12-18°C的温度下，往步骤3 )的混合物中添加步骤2 )的少层石墨烯，搅拌混合2-10小时，所述的少层石墨烯在总混合物中的质量百分数为1-5%; .5)将步骤4)的混合物在80-120 ℃条件下固化2-6小时，最后自然冷却到室温，即可获得尚导电型石墨稀树脂复合材料。
【文档编号】C08K3/04GK105820514SQ201610218633
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】梁铮, 李向东, 白杨, 丁荣, 倪振华, 梁贺君, 郭喜涛, 于远方, 严春伟, 邵悦, 吕颖, 吴玉广, 赵宏亮
【申请人】泰州巨纳新能源有限公司, 中国兵器工业新技术推广研究所, 内蒙古石墨烯材料研究院