[發明專利]一種離子液體改性石墨微片/硅橡膠導電復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410112509.5
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103897405B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 韓晶杰;馬玉錄;張海蛟;謝林生;曾為民
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04;C08G77/20
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司31203
• 代理人: 談順法

技術領域

本發明涉及硅橡膠的技術領域，具體為一種聚合物導電復合材料的制備方法。

背景技術

通過添加導電填料使聚合物具有導電性能的研究越來越受到廣泛的關注。導電聚合物因其特殊的導電性能和穩定特性，已被廣泛應用于航空、航天、電子電器、計算機、建筑、醫療等各種領域。作為導電橡膠基體的硅橡膠，其具有優良的絕緣性，但將其與導電填料混合，可制得既有彈性又有導電性的導電硅橡膠。

碳納米材料與離子液體的混合物由于其優異的性能和廣泛應用的潛在價值，使其成為一種新型的材料。碳納米管與離子液體混合物已經被廣泛應用于電化學和電儲能設備，也可作為催化劑載體和聚合物復合材料的納米級填充物。通過碳納米管和離子液體的相互作用，碳納米管材料表面的特征可以得到改善，這種改性后的碳材料更容易在一些溶劑中分散。

碳材料在具有較多優異性能的同時也有不可避免的缺點，碳材料（例如碳納米管、氧化石墨和膨脹石墨等）之間存在較強的范德華作用力，作用力造成碳材料易團聚和不易分散在水和有機溶劑中。因此在制備復合材料時，團聚的碳填料很難均勻的分散在聚合物基體中，會形成具有缺陷的導電網絡。缺陷網絡會降低復合材料的導電性和機械性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備導電硅橡膠復合材料的方法，這種方法制備出的硅橡膠復合材料中導電填料分散均勻，導電性顯著提高。

本發明為解決上述問題，采用以下技術方案：

一種離子液體改性石墨微片/硅橡膠導電復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a.將氧化石墨在300‐900℃高溫下，加熱30‐240s，得到蠕蟲狀的膨脹石墨；

b.將膨脹石墨與離子液體按1:（1‐2）的質量比混合后，將混合物加入純乙醇溶劑中，配置成0.01‐0.1g/ml溶液，經超聲分散均勻，采用機械球磨方法對混合溶液球磨0.5‐24h后，干燥得到離子液體改性石墨微片；

c.將離子液體改性石墨微片按1‐5wt%的質量分數加入液態硅橡膠生膠中混合，再將所得混合物加入正己烷溶劑中，配置成0.01‐0.5g/ml溶液，超聲均勻分散后，將混合溶液置于60‐150℃下水浴攪拌1‐4h，揮發去除正己烷溶劑，得到粘稠狀混合物；

D.將步驟c所述的粘稠狀混合物中加入固化劑，其中液態硅橡膠生膠與固化劑按10:1質量比混合，超聲均勻分散后，在60‐150℃下真空加熱固化1‐24h，最終得到離子液體改性石墨微片/硅橡膠復合材料。

所述的氧化石墨可通過改進后的Hummers方法制備得到的：首先配置0.4‐0.5g/ml的石墨鱗片和濃硫酸溶液，溶液置于冰浴中攪拌混合，按0.08‐0.3g/ml的比例緩慢加入高錳酸鉀，靜置1‐4天后，按1：2的體積比將制備的混合液加入去離子水中，升溫至30‐90℃，攪拌反應1‐2h后，緩慢加入雙氧水，雙氧水占混合溶液的質量分數為0.1‐1wt%；過濾洗至中性，干燥至恒重，得到氧化石墨。

所述硅橡膠為二甲基乙烯基化的和三甲基化的二氧硅烷，道康寧公司提供Sylgard184產品。

固化劑是八甲基環四硅氧烷，型號為Sylgard184道康寧公司產品，液態硅橡膠生膠與固化劑按10：1的質量比混合均勻得到硅橡膠預聚體，在60‐150℃下真空加熱固化1‐4h得到硅橡膠,固化劑可用正硅酸乙酯，正硅酸丙酯配以微量的有機錫替換。

離子液體由有機陽離子和無機陰離子組成，所述離子液體為1‐丁基‐3‐甲基咪唑六氟磷酸，可用1‐丁基‐3‐甲基咪唑四氟硼酸、1‐乙基‐3‐甲基咪唑三氟甲基磺酰亞胺鹽和1‐丁基‐3‐甲基咪唑氯鹽替換。

本發明的方法具有如下益處：

本發明提供一種制備導電硅橡膠復合材料的方法，由于離子液體的存在，膨脹石墨在機械球磨的作用下成功剝離成石墨微片，離子液體解決了石墨微片在硅橡膠復合材料中出現的團聚，分散不均勻問題；離子液體與石墨微片的協同作用能夠優化復合材料的導電網絡結構，降低復合材料體積電阻率。

附圖說明

圖1是實施例1的離子液體改性石墨微片的透射電鏡照片；

圖2是實施例1的離子液體改性石墨微片的紅外測試譜圖；

圖3是實施例2的離子液體改性石墨微片/硅橡膠復合材料的斷面掃描電鏡照片；

圖4是實施例3的離子液體改性石墨微片/硅橡膠復合材料的斷面掃描電鏡照片；

具體實施方式

實施例1