[發明專利]一種石墨烯包覆鈦酸鹽新型復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201610846719.6
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106634056B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 暴寧鐘;李孟朔;沈麗明;李暢;何大方
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09C1/36
• 分類號: C09C1/36;C09C3/06;C09C3/04
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 沈振濤

本發明提供了一種石墨烯包覆鈦酸鹽新型復合物，至少由以下重量百分比數的組份制成：0.01～10％石墨烯，80～98.99％鈦酸鹽，1～10％偶聯劑。還提供了該石墨烯包覆鈦酸鹽新型復合物的制備方法。該復合物將石墨烯包裹在鈦酸鹽表面對其改性，流動性好、不易破碎、不易堵塞進料口，可通過表面包覆的含有豐富官能團的還原氧化石墨烯進一步進行表面修飾改性，且石墨烯在導熱導電韌性方面的特性賦予了鈦酸鹽新的功能。

技術領域

本發明屬于石墨烯新材料和復合材料領域，具體涉及一種新型結構功能一體化復合材料用的石墨烯包覆鈦酸鹽的新型復合物及其制備方法。

背景技術

鈦酸鹽產品種類繁多，按其組成可分為堿金屬鈦酸鹽、堿土金屬鈦酸鹽、稀土金屬鈦酸鹽等，具有十分卓越的物理、化學和光學性能，在當代材料科學領域中占有重要位置，特別是高性能復合材料。鈦酸鹽的形貌包括片狀、晶須狀、顆粒狀等。

堿金屬鈦酸鹽是一種性能十分優異的合成無機材料，化學性能十分穩定，具有優異的力學性能和獨特的物理特性。憑借其高強度、高硬度、高模量、高耐熱性等性能在增強塑料、耐磨材料、耐熱材料中有廣泛的應用。其中，隧道結構鈦酸鹽晶須具有優良的滑動性能和制動效果，可替代易致癌的石棉制成的摩擦材料，被用于設計制造各種高級轎車和輕型車的剎車片。層狀結構鈦酸鹽也是優異的耐摩擦材料，其不僅在高溫區耐磨性能比隧道結構晶須狀鈦酸鹽穩定，而且對人體更加無毒無害。但是，堿金屬鈦酸鹽作為填充材料，耐磨性不夠，特別是高溫時磨損速度較快；在基體中流動性差，在制備摩擦材料時容易在進料通道壁上進行沉積從而堵塞通道，這些缺陷限制了其進一步的應用。

鈦酸鹽系列新材料除了擁有優異的耐摩、增強性能外，還具有反紅外輻射、催化活性、物理化學穩定性等優異性能。一些層狀鈦酸鹽是寬帶半導體材料和催化材料，能利用層狀空間作為合適的反應點以抑制逆反應、提高反應速率，而進一步用過渡金屬部分取代三鈦酸鹽和四鈦酸鹽中的一部分鈦可制得多孔催化材料。一些鈦酸鹽還具有高反紅外輻射性能，可應用于制備高溫器部件及裝備的耐熱涂層，延長使用壽命。但以上這些應用，都需要鈦酸鹽能夠穩定均一的分散在有機或無機相中，使得鈦酸鹽和基體很好的連接，才能制備出性能優良的材料。但事實上鈦酸鹽在基體中的分散性和流動性并不好，究其原因在于鈦酸鹽表面的官能團只有少量羥基，因此改性的效果不明顯，限制了其在復合材料中的進一步應用。

石墨烯是一種基本結構單元為苯環結構，擁有理想的六邊形格子平面的新型二維碳材料，其眾多優異的物理化學性質逐漸被發掘。石墨烯室溫條件下的電子遷移率可達2×10⁵cm²·V^-1·s^-1，顯示出超強的電學性能；單層石墨烯的透光率達到97.7％，展現出優異的光學性質；石墨烯擁有超高的理論比表面積，達到2630m²·g^-1；石墨烯是目前已知材料中強度和硬度最高的材料，其彈性模量為1.1TPa，抗拉強度為125GPa；石墨烯的理論熱導率高達5000W·m^-1·K^-1,，是目前已知導熱性能最好的材料。因此，石墨烯可以用來制備性能有的新型復合材料或作為高性能材料單獨使用，已被列為本世紀重點發展的新興戰略材料，應用潛力巨大。

發明內容

技術問題：為了解決現有技術的缺陷，本發明提供了一種石墨烯包覆鈦酸鹽新型復合物及其制備方法，以改善鈦酸鹽作為復合材料的填充材料時存在的問題，并彌補鈦酸鹽作為結構增強材料之外的功能性缺失，為發展新型結構功能一體化復合材料奠定材料基礎。

技術方案：本發明提供的一種石墨烯包覆鈦酸鹽新型復合物，至少由以下重量百分比數的組份制成：0.01～10％石墨烯，80～98.99％鈦酸鹽，1～10％偶聯劑。