[發明專利]石墨烯復合粉體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410546061.8
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104310388B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 劉兆平;周旭峰;唐長林;秦志鴻;胡建國;王國華;趙永勝
• 申請（專利權）人: 寧波墨西科技有限公司;中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙)11296
• 代理人: 張淑賢

1.一種石墨烯復合粉體材料，其包括石墨烯材料和附著于所述石墨烯材料表面的微納結構材料,所述微納結構材料通過范德華力均勻分散在所述石墨烯材料表面，所述石墨烯復合粉體材料還包括第一聚合物和第二聚合物，所述石墨烯材料和所述微納結構材料均分散于第一聚合物和第二聚合物中，所述第一聚合物選自聚馬來酸、聚馬來酸酐、聚富馬酸、聚富馬酸酸酐、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酰胺、聚N-叔丁基丙烯酰胺、聚雙丙酮丙烯酰胺、聚2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、聚N-異丙基丙烯酰胺、聚肉桂酰胺和聚N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺中的一種或組合，所述第二聚合物選自聚乙烯醇，聚乙二醇，聚丙烯酰胺，聚乙烯吡咯烷酮，醋酸纖維素，羧甲基纖維素鈉，以及聚谷氨酸中的一種或組合。

2.如權利要求1所述的石墨烯復合粉體材料，其特征在于，所述微納結構材料為碳黑，導電碳黑，金剛石，氮化硼，氮化硅，二氧化硅，氧化鋁，硫酸鋇，碳納米管，碳纖維，石墨，金屬粉，硅，蒙脫土，以及水滑石中的一種或組合，其中所述金屬粉包括金粉，銀粉，銅粉，以及鋅粉中的一種或多種。

3.如權利要求1所述的石墨烯復合粉體材料，其特征在于，所述微納結構材料與石墨烯材料的質量比例為0.1:1～5:1。

4.如權利要求3所述的石墨烯復合粉體材料，其特征在于，所述微納結構材料與石墨烯材料的質量比例為1:2～2:1。

5.如權利要求1所述的石墨烯復合粉體材料，其特征在于，所述石墨烯材料與第二聚合物的質量比為1:0.01～1:100。

6.如權利要求5所述的石墨烯復合粉體材料，其特征在于，所述石墨烯材料與第二聚合物的質量比為1:0.1～1:10。

7.一種如權利要求1～6任一項所述石墨烯復合粉體材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將第一聚合物單體、石墨烯材料、以及微納結構材料加入水中，得到混合溶液，并在混合溶液中加入第二聚合物，其中所述第一聚合物單體、石墨烯材料與微納結構材料的質量比為(0.01～1):(0.1～1):(5～1)，所述第二聚合物選自聚乙烯醇，聚乙二醇，聚丙烯酰胺，聚乙烯吡咯烷酮，醋酸纖維素，羧甲基纖維素鈉，以及聚谷氨酸中的一種或組合，所述石墨烯材料與第二聚合物的質量比為1:0.01～1:100；

(2)加入水溶性引發劑，在30℃～100℃的反應溫度下進行反應，反應時間為1小時～10小時，其中所述水溶性引發劑與所述第一聚合物單體的質量比為1:10～1:100；以及

(3)干燥處理得到所述石墨烯復合粉體材料。

8.如權利要求7所述的石墨烯復合粉體材料的制備方法，其特征在于，所述第一聚合物單體為水溶性的馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、富馬酸酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、二烯丙基二甲基氯化銨、丙烯腈以及水溶性的丙烯酰胺類單體中的一種或組合，所述丙烯酰胺類單體選自甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、N-異丙基丙烯酰胺、肉桂酰胺和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺中的一種或組合，所述水溶性引發劑為選自過硫酸鹽、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉或偶氮二氰基戊酸中的一種或組合。

9.如權利要求7所述的石墨烯復合粉體材料的制備方法，其特征在于，所述混合溶液的制備方法具體為將第一聚合物單體、石墨烯材料、以及微納結構材料加入水中，并在30℃～50℃的溫度下攪拌0.1小時～2小時，所述反應溫度為40℃～60℃，所述水溶性引發劑與所述第一聚合物單體的質量比為1:20～1:50。

10.一種石墨烯復合粉體材料，其包括石墨烯材料和附著于所述石墨烯材料表面的微納結構材料,所述微納結構材料通過范德華力均勻分散在所述石墨烯材料表面，所述石墨烯復合粉體材料還包括有機胺類化合物和第二聚合物，所述石墨烯材料和所述微納結構材料均分散于有機胺類化合物和第二聚合物中，所述第二聚合物選自聚乙烯醇，聚乙二醇，聚丙烯酰胺，聚乙烯吡咯烷酮，醋酸纖維素，羧甲基纖維素鈉，以及聚谷氨酸中的一種或組合，所述有機胺類化合物為選自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、間苯二胺、間苯二甲胺、以及二氨基二苯基甲烷中的一種或組合。