[發明專利]一種石墨烯基介電彈性體復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410314148.2
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104031297A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 寧南英;田明;馬琴;張立群;劉蘇亭
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L9/06;C08L9/02;C08L33/04;C08L13/00;C08K9/04;C08K9/10;C08K3/04;C08K5/14;C08K3/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 何清清

1.一種石墨烯基介電彈性體復合材料，包括彈性體基體、氧化石墨烯基介電填料和交聯體系，其特征在于，在每100質量份的彈性體基體中，分散填充有0.1-5質量份的氧化石墨烯基介電填料和0.5-5質量份交聯劑，所述的氧化石墨烯基介電填料是表層為聚多巴胺有機層包覆的片狀氧化石墨烯，聚多巴胺有機層平均厚度在1.2-4.1?nm，氧化石墨烯基介電填料以納米水平層狀分散在彈性體基體中，形成聚多巴胺有機層包覆的片狀氧化石墨烯包裹膠乳粒子的隔離網絡結構。

2.根據權利要求1所述介電彈性體復合材料，其特征在于，所述的彈性體基體為天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠和羧基丁腈橡膠。

3.根據權利要求1所述介電彈性體復合材料，其特征在于，所述的聚多巴胺有機層平均厚度為1.2?-2.1?nm。

4.根據權利要求1所述介電彈性體復合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯是納米級片狀填料，平均厚度為0.8-1.3?nm。

5.根據權利要求1所述介電彈性體復合材料，其特征在于，交聯體系為有機過氧化物體系或者是硫磺體系。

6.一種權利要求1的石墨烯基介電彈性體復合材料的制備方法，其特征在于：

(1)?將氧化石墨超聲分散在去離子水中，?在300-1000?W功率下超聲分散1-6?h至氧化石墨充分剝離成納米級片狀氧化石墨烯，并得到穩定的氧化石墨烯水溶液；

(2)?調節步驟(1)制得的氧化石墨烯水溶液的pH為8.5，加入多巴胺攪拌混合，混合水溶液中，其中氧化石墨烯與多巴胺的質量之比2:1-1:2，在25-60?℃下機械攪拌反應6-24?h，反應結束后，經真空抽濾、去離子洗滌、真空干燥得到固體的聚多巴胺修飾的氧化石墨烯基介電填料；

(3)?將步驟(2)制得的氧化石墨烯基介電填料超聲分散于去離子水中，再與橡膠乳液超聲混合，100-300?W功率下超聲混合2-6?h，至填料在彈性體基體中均勻分散，然后加入交聯劑超聲分散完全，橡膠乳液的固含量比例為25-45?wt.?%，混合液中，以橡膠乳液的固含量為計算基準，每100質量份橡膠中加入0.1-5質量份的聚多巴胺修飾的氧化石墨烯介電填料，?0.5-5質量份的交聯劑；

(4)?在40-50?℃溫度下，采用真空旋轉蒸發儀除去步驟(3)得到的混合膠乳的大部分水，然后在40-50℃下真空干燥脫水，得到預成型的復合材料膜片；

(5)?將步驟(4)得到的預成型的復合材料膜片在145-180?℃硫化20-40?min，壓力為0.5-3?MPa保證膠乳粒子形態不被破壞，得到石墨烯彈性體復合材料。

7.根據權利要求6所述制備方法，其特征在于，步驟（2）中的多巴胺的濃度為0.25-0.5?mg/mL，反應溫度為40-60?℃，反應時間6-12?小時。

8.根據權利要求6所述制備方法，其特征在于，所用的交聯劑為有機過氧化物交聯體系或者是硫磺交聯體系，其中，有機過氧化物交聯體系選擇以下交聯劑的一種或多種：過氧化二異丙苯、雙叔丁基過氧異丙基苯和2,?5－二甲基－雙（叔丁基過氧基）己烷等過氧化物交聯劑，以及三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基異氰脲酸酯和N,?N’－間苯撐雙馬來酰亞胺等助交聯劑；硫磺硫化體系選擇以下交聯劑的一種或多種：硫磺及促進劑N－環已基－2－苯并噻唑次磺酰胺、N－（氧化二亞乙基）－2－苯并噻唑次磺酰胺。