石墨烯包覆的基材和所得的复合材料的制作方法_3

文档序号:8227650阅读:来源:国知局
締基醋、液 晶聚合物或它们的组合。对于某些应用,聚締姪和热塑性弹性体是良好合适的。
[0042] 在备选的实施方案中,所述基材或多种基材可W进行选择,W使它们的烙融温度 低于在烙融加工期间聚合物基质的加工温度。在此情况下,基材用于将石墨締递送至烙融 加工操作,但随后在烙融加工期间释放石墨締。该可W增强石墨締在聚合物基质中的分散。 烙融后的基材可W是与聚合物基质可混合的,或者在加工之后向聚合物复合材料提供一些 其他的功能方面。
[0043] 在另一个备选的实施方案中,所述基材或多种基材可W进行选择,W使它们在烙 融加工期间在聚合物基质的加工温度下转变为蒸气组分(vapor component)。在此情况下, 基材也用于将石墨締递送至烙融加工操作,但随后在烙融加工期间释放石墨締。该同样可 W增强石墨締在聚合物基质中的分散。转变为蒸气组分之后的基材随后可W通过抽吸或其 他蒸气去除机制从聚合物基质中去除,同时在加工之后不剩余在聚合物复合材料中且不有 害地影响该材料。
[0044] 在一个任选的实施方案中,在烙融加工期间或加工之前可W采用溶剂,W能够实 现从基材释放或溶解石墨締。该一方式可W导致增强石墨締的分散,并由此改善聚合物基 质的某些性质。此外,溶剂可W在烙融加工期间或甚至在聚合物基质中起特定作用。非限 审IJ性实例是使用超临界C〇2,然后将其加回到聚合物基质中并随后放出。本领域技术人员能 够结合所需基材选择溶剂,W影响石墨締的释放。
[0045] 在另一个实施方案中,可W用额外的常规填料和添加剂来烙融加工聚合物复合材 料。典型地,当用增高的填料加载水平来烙融加工聚合物基质时,所得的复合材料的提曲模 量通常增加,但冲击强度下降。通过向被填充的聚合物基质中添加补强添加剂,提曲模量和 冲击强度都增加。填料的非限制性实例包括矿物和有机填料(例如,滑石、云母、粘±、二氧 化娃、氧化侣、碳纤维、炭黑、玻璃纤维)和常规的纤维素质材料(例如,木粉、木纤维、银末、 创花、新闻纸、纸、亚麻、大麻、麦杆、稻壳、洋麻、黄麻、剑麻、花生壳、大豆壳、或任何含有纤 维素的材料)。在可烙融加工的组合物中填料的量可W取决于聚合物基质和最终组合物所 需的物理性质而变化。烙融加工聚合物领域的技术人员能够选择合适的填料的量和类型W 匹配特定的聚合物基质。
[0046] 在另一方面,可烙融加工的组合物可W含有其他添加剂。常规添加剂的非限制性 实例包括:抗氧化剂、光稳定剂、纤维、起泡剂、发泡剂、防粘连剂、热稳定剂、冲击改性剂、杀 生物剂、增容剂、增粘剂、着色剂、偶联剂和颜料。添加剂可粉末、粒料、颗粒的形式或W 任何其他可挤出的形式结合到可烙融加工的组合物中。可烙融加工的组合物中常规添加剂 的量和类型可W取决于聚合物基质和最终组合物所需的物理性质而变化。为了获得最终材 料所需的物理性质,烙融加工领域的技术人员能够选择合适的添加剂的量和类型,w匹配 特定的聚合物基质。
[0047] 可W通过多种途径中的任一种制备可烙融加工的组合物。例如,可W通过在塑 料工业领域中通常使用的共混方式中的任何一种,如复配研磨机、班拍里混炼机炬anbu巧 mixer)、或混合(mixing),将热塑性基质、石墨締包覆的基材和任何其他任选的添加剂或填 料组合在一起。聚合物基质、常规填料和添加剂可例如粉末、粒料或颗粒产品的形式使 用。任选地在石墨締包覆的一种基材或多种基材的情况下,混合操作最便利地在高于聚合 物基质的烙点或软化点的温度下进行。所得的烙融共混的混合物可W或者直接挤出成为最 终产品形状的形式,或者粒化或其他方式磨碎成为想要的颗粒尺寸或尺寸分布,并进料至 烙融加工该烙融共混的混合物W形成最终产品形状的挤出机(其典型地是单螺杆挤出机) 中。挤出的产品可W为粒料、薄膜、片材或所选外形的形式。
[0048] 尽管最佳的操作温度是根据组合物的烙点、烙体粘度和热稳定性选定的,但烙融 加工典型地在120°至300°C的温度进行。可W使用不同类型的烙融加工设备,如挤出机, 来加工本公开内容的可烙融加工的组合物。
[0049] 烙融加工的组合物中石墨締包覆的材料的量可W取决于聚合物基质和最终组合 物所需的物理性质而变化。为了在最终材料中获得想要的物理、热学或化学特性或性质,具 有本公开内容的知识的烙融加工聚合物领域中的技术人员能够选择合适的石墨締包覆的 基材的量和类型,W匹配特定的聚合物基质。
[0化0] 在聚合物复合材料领域中,经常需要平衡复合材料的某些特性,W获得用于意图 的应用的总体性能。利用石墨締包覆的基材,可W处理或调整各种特性,W满足对于给定应 用的规定。潜在地影响最终用途应用的变量的非限制性实例包括:在基材上包覆的石墨締 的程度或量、石墨締对所选基材的结合强度、具体的基材及其烙融加工特性、W及所选基材 的机械强度。具有本公开内容的知识的本领域技术人员能够优先处理石墨締和基材的各种 属性,W获得所需性质的平衡。
[0化1] 通过烙融加工所述创新性组合物生产的所得制品展现出优良的机械和电学特性。 例如,由在聚丙締基质中的石墨締包覆的玻璃纤维构成的复合材料展现出电导率的显著增 力口,W及增强的提曲模量、提曲强度和冲击强度。
[0化2] 本发明的复合材料适合于制造许多行业中的制品,所述行业包括电子、电池、光 伏、半导体、建筑和汽车行业。
[0053] 示例性实施方案包括W下各项:
[0化4] 实施方案1. 一种方法,所述方法包括将溶解的石墨締转移到在液体介质中的基 材上,其中转移通过改变石墨締在所述液体介质中的溶解度进行。
[0化5] 实施方案2.根据实施方案1的方法,其中转移通过W下方式进行;添加抗溶剂、冷 却所述溶液、加热所述溶液、将蒸气鼓泡通过所述溶液、添加盐、改变所述溶液的抑值、弓I 入剪切、蒸馈所述溶液、使所述溶液流过填充塔、蒸发溶剂、改变所述基材的表面能、引入基 材、或它们的组合。
[0化6] 实施方案3.根据实施方案1或2中任一项所述的方法,其中所述基材是热固性聚 合物、热塑性聚合物、填料、金属、有机材料、无机材料、玻璃、陶瓷、生物材料或它们的混合 物。
[0化7] 实施方案4.根据实施方案1至3中任一项的方法,所述方法还包括将所述基材从 所述溶液分离。
[005引实施方案5.根据实施方案1至4中任一项的方法,其中所述含有石墨締的溶液包 含N-甲基化咯烧酬、环己基化咯烧酬、己締基化咯烧酬或受阻叔胺。
[0化9] 实施方案6.根据实施方案1至5中任一项的方法,所述方法还包括预处理所述基 材,W能够使所述石墨締结合至所述基材。
[0060] 实施方案7. -种方法,所述方法包括:
[0061] (a)提供具有石墨締溶质的溶液,
[0062] 化)将基材的至少一部分浸入到所述溶液中,和
[0063] (C)改变所述石墨締溶质的溶解度,W使石墨締包覆浸入在溶液中的基所述材。
[0064] 实施方案8. -种制品,所述制品包括具有表面的基材,其中石墨締通过实施方案 1所述的方法附着至所述基材的所述表面的至少一部分。
[00化]实施方案9.根据实施方案8的制品,所述制品
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