[發明專利]一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201610049006.7
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105731434B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 李友良;高超;陳國貴;孫海燕;馮金茂;彭蠡;席嘉彬
• 申請（專利權）人: 浙江偉星新型建材股份有限公司;浙江碳谷上希材料科技有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜，其特征在于：所述薄膜的密度為0.005-0.1g/cm³，碳質量分數為95%以上；由平面取向的平均尺寸大于100μm的石墨烯片通過ππ共軛作用相互搭接而成，其中包含由1-4層石墨烯片構成的石墨烯結構；石墨烯片與片之間具有孔，孔的平均截面大小為10nm²-400μm²，孔隙率70%以上；且石墨烯片的缺陷極少，其I_D/I_G＜0.01。

2.一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將平均尺寸大于100μm的氧化石墨烯配制成濃度為0.1-100mg/ml氧化石墨烯水溶液，在溶液中加入質量分數0.1-5%的助劑，所述助劑為無機鹽、有機小分子或高分子；超聲分散后，通過成膜方法制備成氧化石墨烯膜，然后用還原劑進行還原；

（2）將還原后的石墨烯薄膜在惰性氣體氛圍下先以0.1-1^oC/min的速率升溫到500-800^oC，保溫0.5-2h；

（3）在惰性氣體氛圍下以1-3^oC/min的速率升溫到1000-1300^oC，保溫0.5-3h；

（4）在惰性氣體氛圍下以5-8^oC/min的速率升溫到2500-3000^oC，保溫0.5-4h，自然降溫后即可得到輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜。

3.如權利要求2所述的一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于：使用的成膜方法包括澆筑成型烘干法、刮膜烘干法、相轉化法、噴涂法。

4.如權利要求2所述的一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于：所述的無機鹽選自碳酸氫銨；有機小分子選自甘油、尿素、硫脲、偶氮二甲酰胺；高分子選自纖維素、明膠、殼聚糖、水性聚氨酯、丙烯酸乳液、聚乙二醇200、聚乙二醇400。

5.如權利要求2所述的一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于：氧化石墨烯膜采用水合肼、抗壞血酸或碘化氫進行還原。

6.如權利要求2所述的一種輕質高效電磁屏蔽用石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟1中平均尺寸大于100μm的氧化石墨烯通過以下方法得到：

（1）將Modified-Hummer法獲得的氧化石墨片的反應液稀釋后，于140目的網篩進行過濾，得到過濾產物；

（2）將步驟1獲得的過濾產物于冰水按照體積比1：10混合均勻后，靜置2h，逐滴加入雙氧水，H₂O₂的質量分數為30%，直到混合液的顏色不再改變，即混合液中的高錳酸鉀已完全去除；

（3）向步驟2處理后的混合液中逐滴加入濃鹽酸，濃度為12mol/L，直到絮狀的氧化石墨消失，再用140目的網篩過濾出氧化石墨晶片；

（4）將步驟3獲得的氧化石墨晶片置于搖床中，20~80轉/min，震蕩洗滌，使得氧化石墨晶片剝離，得到無碎片超大片的氧化石墨烯，分布系數在0.2-0.5之間。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟1中的Modified-Hummer法具體為：在-10^oC下，將高錳酸鉀充分溶解于質量分數為98%的濃硫酸中，加入石墨，60轉/分鐘攪拌2h后停止攪拌，在-10-20^oC的低溫下反應6-48h，得到寬分布的氧化石墨片反應液；所述的石墨、高錳酸鉀與濃硫酸質量體積比為：1 g：2-4g：30-40ml，石墨的粒度大于150μm。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述網篩為鈦合金網篩。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟1中，氧化石墨片的反應液通過濃硫酸稀釋劑進行稀釋，稀釋劑的體積為反應液體積的1-10倍。