[發(fā)明專利]羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104710661A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 滕謀勇;趙笛;劉春梅;夏衍;李玉超
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: C08L13/00
• 分類號: C08L13/00;C08K3/04;C08K3/16;C08K3/30;C08K3/28;C08J3/16
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及聚合物納米復合材料技術領域，具體是涉及一種乳液共凝聚制備羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料的方法。

背景技術

石墨烯作為單層碳質新材料，以其優(yōu)異的力學性能、電學性能、質輕、超大比表面積等特性廣泛應用于各領域，其中不乏聚合物/石墨烯納米復合材料，將石墨烯與聚合物復合，可形成網絡締合結構，進而提高聚合物的力學性能、熱穩(wěn)定性和導電性能等，使其在電池，超級電容器等領域具有較高的應用價值。

目前制備聚合物/石墨烯納米復合材料的方法主要有：溶液共混法、熔融復合法和原位聚合法。其中，溶液共混法和原位聚合法能夠使石墨烯保持層離狀態(tài)，易于實現石墨烯在聚合物基體中的均勻分散，但是這兩種方法均存在溶劑回收問題，且成本高，環(huán)境污染大，工藝過程長收率低，難以進行大規(guī)模化工業(yè)生產；熔融復合法雖無需使用有機溶劑，不會造成環(huán)境污染問題，并且在工業(yè)中廣泛應用，但是由于石墨烯本身的特殊結構，導致其難以在聚合物基體中以納米尺寸均勻分散，團聚現象嚴重，得到的納米復合材料性能提高不明顯。

采用膠乳工藝制備聚合物/石墨烯凝聚粒子的研究是一種綠色簡單的方法，已有一些報道采用乳液的工藝制備聚合物/石墨烯納米復合材料。例如，采用乳液原位聚合制備石墨烯/聚氯乙烯納米復合材料，雖然石墨烯在基材中的分散性以及制得材料的性能均有很大提高，但其工藝過程是基于原位聚合的基礎上，制備過程中需引入乳化劑、引發(fā)劑、破乳劑等，制備過程復雜。因此，尋找更加簡便易操作的方法解決石墨烯在聚合物基體中的分散性問題是非常必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足而提供一種羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料的乳液共凝聚的制備方法。本發(fā)明提供的制備方法有機溶劑使用量很少，能夠實現石墨烯在聚合物基體中的良好分散，得到粒徑大小均勻的共凝聚粒子，且無需增加任何輔助設備，工藝簡單，成本低，適用于大規(guī)模化工業(yè)生產。

本發(fā)明的方案如下：一種羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料，主要由下述原料制備而成：氧化石墨0.1-8重量份、羧基定睛膠乳10重量份、水合肼0.1-8重量份、適量凝聚劑。

前述羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料，優(yōu)選的方案在于，主要由下述原料制備而成：氧化石墨2-6重量份、羧基定睛膠乳10重量份、水合肼2-6重量份、適量凝聚劑。

前述羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料，優(yōu)選的方案在于，主要由下述原料制備而成：氧化石墨4重量份、羧基定睛膠乳10重量份、水合肼4重量份、適量凝聚劑。

前述羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料，優(yōu)選的方案在于，羧基定睛膠乳的固含量為44%，羧基含量約為4%。

前述羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料，優(yōu)選的方案在于，凝聚劑的種類選為CaCl₂、Al₂(SO₄)₃、Al(NO₃)₃中的一種。

前述羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料，優(yōu)選的方案在于，凝聚劑的濃度為0.2mol/L，pH為2。

前面所述羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料的制備工藝，包括下述步驟：

a）投放氧化石墨在50-200重量份水中，采用功率為100W，頻率為50Hz的超聲波清洗器，于溫度20℃下分散3h，獲得氧化石墨烯水溶液。

b）將氧化石墨烯水溶液與羧基定睛膠乳攪拌均勻，然后在功率100W，頻率為50Hz，于溫度20℃，超聲分散時間為1h下分散，加入與氧化石墨等重量份的水合肼，攪拌速率為300r/min，升溫至95℃，保持1h；獲得羧基丁腈橡膠和石墨烯的混合液；

c）倒入凝聚劑凝聚，去離子水清洗后，抽濾，置于50℃的烘箱中干燥12h，制得羧基丁腈橡膠/石墨烯納米復合材料。