一种石墨烯复合材料及其制备方法技术

技术编号:16746107 阅读:23 留言:0更新日期:2017-12-08 14:50
本发明专利技术公开了一种石墨烯复合材料及其制备方法,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25‑29重量份、1‑乙基‑3‑甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5‑9重量份、硫酸镍32‑36重量份、乙腈2‑6重量份、聚乙烯醇38‑42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7‑9重量份、淀粉‑聚丙烯酸接枝共聚物16‑22重量份、聚丙烯酸‑丙烯腈7‑9重量份、高锰酸钾20‑24重量份、碳化钨3‑5重量份、高强度碳纤维4‑6重量份。本发明专利技术产率高,无污染,实现均匀的石墨化,提高了石墨化程度,具备优良的超导电性能、散热性能,超强的韧性,质量轻,耐高温、阻燃,抗氧化,耐酸碱,抗机械损伤等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及碳材料
,特别涉及一种石墨烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料,如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为"黑金",是"新材料之王",科学家甚至预言石墨烯将"彻底改变21世纪"。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。本专利技术提供了一种石墨烯复合材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于:提供了一种石墨烯复合材料及其制备方法。为解决上述技术问题,本专利技术提供了一种石墨烯复合材料,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25-29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5-9重量份、硫酸镍32-36重量份、乙腈2-6重量份、聚乙烯醇38-42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7-9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16-22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7-9重量份、高锰酸钾20-24重量份、碳化钨3-5重量份、高强度碳纤维4-6重量份。进一步地,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5重量份、硫酸镍32重量份、乙腈2重量份、聚乙烯醇38重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7重量份、高锰酸钾20重量份、碳化钨3重量份、高强度碳纤维4重量份。进一步地,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯27重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐7重量份、硫酸镍34重量份、乙腈4重量份、聚乙烯醇40重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物8重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物19重量份、聚丙烯酸-丙烯腈8重量份、高锰酸钾22重量份、碳化钨4重量份、高强度碳纤维5重量份。进一步地,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐9重量份、硫酸镍36重量份、乙腈6重量份、聚乙烯醇42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈9重量份、高锰酸钾24重量份、碳化钨5重量份、高强度碳纤维6重量份。本专利技术还提供一种石墨烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将石墨烯、聚碳酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、硫酸镍置于密闭反应容器中,在80-100℃下磁力搅拌反应8-12h,减压、抽滤、洗涤后,将过虑物真空干燥、研磨;(2)将步骤(1)中干燥后的产物与硫酸镍、乙腈均匀分散于去离子水中,按照升温速率为10-12℃/min水浴加热至温度为85-95℃,恒温保持12-14h,过滤、洗涤后得到石墨烯初品;(3)将得到的石墨烯初品转移至烧杯中,依次加入聚乙烯醇、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物、高锰酸钾,在1-3℃条件下磁力搅拌反应6-8h,然后升温至35-45℃磁力搅拌反应0.5-1h,将反应后的悬浊液分离提纯,喷雾干燥即为氧化石墨烯;(4)将步骤(3)制得的氧化石墨烯和磁性钢针研磨体,放入密闭的研磨容器中,将研磨容器置入具有对面分布形成的筒状变换磁场空间内,进行剥离36-40h,剥离后制得石墨纳米微片-石墨烯的混合物干粉;(5)将步骤(4)制得的石墨纳米微片-石墨烯的混合物干粉分离钢针,经过沉降、离心分离后,制得高纯度的石墨烯透明悬浮液;(6)将淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物、聚丙烯酸-丙烯腈、碳化钨、高强度碳纤维分别进行研磨备用,达到粒度为200目;(7)将步骤(6)研磨后的各原料置于混合机中,控制温度为120-130℃,高速混合10-20min,得到混合料;(8)将混合料与步骤(5)制得的高纯度的石墨烯透明悬浮液掺混后置于双螺杆挤出机挤出,造粒;(9)将步骤(8)的颗粒置于烘干机中,烘干温度为95-105℃,烘干时间为2h,制得一种石墨烯复合材料。本专利技术的有益效果:本专利技术提供一种石墨烯复合材料及其制备方法,组分配制合理,制备工艺简单,得到的石墨烯复合材料产率高,本专利技术工艺没有采用强酸或氧化剂等对环境污染严重的原料,通过离子交换、螯合、吸附等作用,实现均匀的石墨化,提高了石墨化程度,同时,本专利技术制备的石墨烯复合材料具备优良的超导电性能、散热性能,超强的韧性,质量轻,耐高温、阻燃,抗氧化,耐酸碱,抗机械损伤等特性。具体实施方式以下将结合实施例来详细说明本专利技术的实施方式,借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,为节省说明书撰写篇幅,避免不必要的重复和浪费,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1一种石墨烯复合材料一种石墨烯复合材料,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5重量份、硫酸镍32重量份、乙腈2重量份、聚乙烯醇38重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7重量份、高锰酸钾20重量份、碳化钨3重量份、高强度碳纤维4重量份。实施例2一种石墨烯复合材料一种石墨烯复合材料,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯27重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐7重量份、硫酸镍34重量份、乙腈4重量份、聚乙烯醇40重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物8重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物19重量份、聚丙烯酸-丙烯腈8重量份、高锰酸钾22重量份、碳化钨4重量份、高强度碳纤维5重量份。实施例3一种石墨烯复合材料一种石墨烯复合材料,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐9重量份、硫酸镍36重量份、乙腈6重量份、聚乙烯醇42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈9重量份、高锰酸钾24重量份、碳化钨5重量份、高强度碳纤维6重量份。实施例4一种石墨烯复合材料的制备方法一种石墨烯复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将石墨烯、聚碳酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、硫酸镍置于密闭反应容器中,在80-100℃下磁力搅拌反应8-12h,减压、抽滤、洗涤后,将过虑物真空干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25‑29重量份、1‑ 乙基 ‑3‑ 甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5‑9重量份、硫酸镍32‑36重量份、乙腈2‑6重量份、聚乙烯醇38‑42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7‑9重量份、淀粉 ‑ 聚丙烯酸接枝共聚物16‑22重量份、聚丙烯酸 ‑ 丙烯腈7‑9重量份、高锰酸钾20‑24重量份、碳化钨3‑5重量份、高强度碳纤维4‑6重量份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25-29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5-9重量份、硫酸镍32-36重量份、乙腈2-6重量份、聚乙烯醇38-42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7-9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16-22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7-9重量份、高锰酸钾20-24重量份、碳化钨3-5重量份、高强度碳纤维4-6重量份。2.根据权利1所述的一种石墨烯复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯25重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5重量份、硫酸镍32重量份、乙腈2重量份、聚乙烯醇38重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7重量份、高锰酸钾20重量份、碳化钨3重量份、高强度碳纤维4重量份。3.根据权利1所述的一种石墨烯复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯27重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐7重量份、硫酸镍34重量份、乙腈4重量份、聚乙烯醇40重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物8重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物19重量份、聚丙烯酸-丙烯腈8重量份、高锰酸钾22重量份、碳化钨4重量份、高强度碳纤维5重量份。4.根据权利1所述的一种石墨烯复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分组成:石墨烯50重量份、聚碳酸酯29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐9重量份、硫酸镍36重量份、乙腈6重量份、聚乙烯醇42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈9重量份、...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈腊保
申请(专利权)人:南京汉尔斯生物科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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