本发明涉及一种石墨烯导电薄膜及其制备方法，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
石墨烯作为一种新型纳米材料，与碳纳米管等材料相比具有稳定的晶格结构及极高的载流子，使其显示出优异的电学性能，同时石墨烯材料还具有良好的热稳定性和化学稳定性，是高性能导电薄膜的优良替代品。当前石墨烯导电薄膜的制备方法主要有真空抽滤法、旋涂法、自组装法和外延生产法等，其原材料组分通常是氧化石墨烯或石墨烯。上述方法制备的纯石墨烯薄膜中石墨烯含量较高，能够充分发挥石墨烯材料优异的电学性能，但是纯石墨烯制备的薄膜力学强度低，无法满足工艺使用要求。为提高石墨烯导电薄膜的力学性能，聚合物改性的石墨烯导电薄膜是较好的解决方法：将石墨烯材料和聚合物混合成膜能够充分发挥石墨烯优异的电学性能和聚合物薄膜优良的力学性能的优点，制备出综合性能优异的导电薄膜。但是受限于石墨烯材料易团聚、易氧化等缺点，目前石墨烯聚合物薄膜中广泛存在石墨烯含量偏低导致的薄膜导电性能未达到预期效果的问题。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种石墨烯导电薄膜及其制备方法，其将石墨烯颗粒分散在聚芳醚酮基体中，制备出了性能优良的石墨烯薄膜，通过分散剂的作用，使石墨烯均匀分散在溶剂中，制备高含量的石墨烯薄膜，且得到的薄膜具有良好的电性能和优异的力学性能。
为了实现本发明，其采用了如下技术方案：
一种石墨烯导电薄膜，其特征在于，其重量份组成如下：
聚芳醚酮树脂40-99份
石墨烯1-80份
分散剂0.1-10份。
进一步地，所述石墨烯采用浓硫酸和浓硝酸的混合酸进行表面处理，使其表面产生官能团，并洗涤干燥后备用。
进一步地,所述浓硫酸和浓硝酸体积比5:1;
进一步地，所述分散剂为两端基分别为马来酰亚胺基和氨基，中间为直链烷烃，碳原子数为2-10个的两亲性物质。
制备上述石墨烯导电薄膜的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将石墨烯分散在浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，浓硫酸和浓硝酸体积比5:1，常温下超声处理12-48h；超声结束后逐滴加入去离子水将混合酸溶液稀释，滴加时不断搅拌，稀释后，洗涤石墨烯至滤液为中性，干燥备用；
（2）按比例称取聚芳醚酮、步骤（1）得到的石墨烯，加入到反应容器中，然后加入三氯甲烷溶剂，按比例加入分散剂，溶剂中固含量为10%-50%，超声至聚芳醚酮全部溶解，高速搅拌10-30分钟至石墨烯分散均匀，得到石墨烯/聚芳醚酮复合物；
（3）将得到的石墨烯/聚芳醚酮复合物推平成厚度均匀的复合薄膜，在真空烘箱中80℃下抽真空干燥8-12小时，得到石墨烯导电薄膜。
本发明的创新点和技术效果如下：
（1）在石墨烯导电薄膜中加入聚芳醚酮，聚芳醚酮具有耐高温、耐寒、优良的力学性能等特性，改善了石墨烯导电薄膜的韧性；
（2）本发明通过浓硫酸和浓硝酸的混合酸对石墨烯进行改性,然后将改性石墨烯颗粒分散在聚芳醚酮基体中，制备出性能优良的石墨烯薄膜，通过分散剂的作用，可以使石墨烯更能够均匀分散在溶剂中，制备高含量的石墨烯薄膜，且得到的薄膜具有良好的电性能；
(3)本发明提供了合理的原料配比和工艺条件,保证了制备得到的石墨烯导电薄膜的导电性能和力学性能;
（4）本发明提供的石墨烯导电薄膜具有高导电性，重量轻、耐高温、易加工、力学性能好以及电阻率可以在较大范围内调节等特点，在航空航天、电子信息和高新技术领域中有广泛用途。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书对本发明的一种石墨烯导电薄膜及其制备方法作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。
实施例1
一种石墨烯导电薄膜，其重量份组成如下：
聚芳醚酮80份
经真空干燥的石墨烯20份
分散剂1份
分散剂为两端基分别为马来酰亚胺基和氨基、中间为5个碳原子的直链烷烃。
其制备方法如下：
（1）将石墨烯分散在浓硫酸和浓硝酸的混合酸（体积比5:1）中，常温下超声反应24h；超声结束后逐滴加入去离子水将浓酸溶液稀释，滴加时不断搅拌。稀释后，洗涤，洗涤石墨烯滤液至中性后，干燥备用；
（2）按比例称取聚芳醚酮80份、经真空干燥的石墨烯20份，全部加入烧杯中，加入溶剂三氯甲烷500ml，加入两端基分别为马来酰亚胺基和氨基、中间为5个碳原子的直链烷烃分散剂1份，超声至聚芳醚酮全部溶解，高速搅拌30分钟至分散均匀，搅拌速度为800r/min，得到石墨烯/聚芳醚酮溶液；
（3）将得到的石墨烯/聚芳醚酮溶液倒在平整的玻璃板上，推平成厚度均匀的复合薄膜，在真空烘箱中80℃下抽真空干燥8小时，得到石墨烯导电薄膜。
实施例2
一种石墨烯导电薄膜，其重量份组成如下：
聚芳醚酮60份
经真空干燥的石墨烯80份
分散剂10份
分散剂为两端基分别为马来酰亚胺基和氨基、中间为6个碳原子的直链烷烃。
其制备方法如下：
（1）将石墨烯分散在浓硫酸和浓硝酸的混合酸（体积比5:1）中，常温下超声反应36h；超声结束后逐滴加入去离子水将浓酸溶液稀释，滴加时不断搅拌。稀释后，洗涤，洗涤石墨烯滤液至中性后，干燥备用；
（2）按比例称取聚芳醚酮60份、经真空干燥的石墨烯80份，全部加入烧杯中，加入溶剂三氯甲烷500ml，加入两端基分别为马来酰亚胺基和氨基、中间为6个碳原子的直链烷烃分散剂10份，超声至聚芳醚酮全部溶解，高速搅拌30分钟至分散均匀，搅拌速度为800r/min，得到石墨烯/聚芳醚酮溶液；
（3）将得到的石墨烯/聚芳醚酮溶液倒在平整的玻璃板上，推平成厚度均匀的复合薄膜，在真空烘箱中80℃下抽真空干燥8小时，得到石墨烯导电薄膜。
实施例3
一种石墨烯导电薄膜，其重量份组成如下：
聚芳醚酮99份
经真空干燥的石墨烯1份
分散剂0.1份
分散剂为两端基分别为马来酰亚胺基和氨基、中间为5个碳原子的直链烷烃。
其制备方法如下：
（1）将石墨烯分散在浓硫酸和浓硝酸的混合酸（体积比5:1）中，常温下超声反应24h；超声结束后逐滴加入去离子水将浓酸溶液稀释，滴加时不断搅拌。稀释后，洗涤，洗涤石墨烯滤液至中性后，干燥备用；
（2）按比例称取聚芳醚酮99份、经真空干燥的石墨烯1份，全部加入烧杯中，加入溶剂三氯甲烷500ml，加入两端基分别为马来酰亚胺基和氨基、中间为5个碳原子的直链烷烃分散剂0.1份，超声至聚芳醚酮全部溶解，高速搅拌30分钟至分散均匀，搅拌速度为800r/min，得到石墨烯/聚芳醚酮溶液；
(3）将得到的石墨烯/聚芳醚酮溶液倒在平整的玻璃板上，推平成厚度均匀的复合薄膜，在真空烘箱中80℃下抽真空干燥8小时，得到石墨烯导电薄膜。