[發明專利]一種層鑄成型石墨烯-非金屬復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201611258240.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106829945B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 尹宗杰;楚雙印;張文娟
• 申請（專利權）人: 廣州鋒尚電器有限公司
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;C01B33/02;C01B35/02;C08L101/00;C08K3/04;C08L79/02;C08L21/00;C08L65/00;C08L79/04
• 代理公司: 44425 廣州駿思知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳靜芝;盧娟<國際申請>=<國際公布>=

本發明涉及一種層鑄成型石墨烯?非金屬復合材料及其制備方法。層鑄成型石墨烯?非金屬復合材料的制備方法，在超聲作用下將石墨烯量子點和/或微片與非金屬物質進行混合研磨、剪切，干燥后經激光處理進行淬化、提煉，促進分子重排、接枝融合。該發明制備的層鑄成型石墨烯?非金屬復合材料，具有高硬度、高強度、電阻率低，易被加工使用的優越性能，可廣泛應用于牙齒種植、超級電鉆等材料加工領域；電池、超級電容器儲能材料領域；催化劑材料領域；散熱材料領域；醫學領域；涂料材料領域；導電油墨；光電、傳感器材料領域；生物相關領域等。

技術領域

本發明涉及石墨烯應用技術領域，特別涉及一種層鑄成型石墨烯-非金屬復合材料及制備方法。

背景技術

單層石墨烯片是由一層密集的碳六元環構成的，沒有任何結構缺陷，它的厚度為0.35nm左右，是目前為止最薄的二維納米碳材料。同時，它也是組成其他碳族材料的基本單元，能夠通過翹曲得到零維的富勒烯、卷曲得到一維的碳納米管和堆疊得到三維的石墨。石墨烯中最基本的重復周期單元是有機化學中最為穩定的苯環結溝，它是當前為止最好的二維納米材料。現實中制備的石墨烯不僅存在單層的，也有多層的。由于其結構獨特，石墨烯的各類性質也非常優異。其是世界上最薄最輕的物質，厚度最薄可達0.34nm，比表面積為2630m2/g，室溫下的載流子遷移率約為20萬(cm²/vs)，己知強度最高的材料之一，比金剛石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。同時它又擁有很好的韌性，且可以彎曲，理想石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，斷裂強度為130GPa。導熱系數高達5000W/mK，是目前為止最高的。

目前，國內外研究人員在石墨烯材料的復合，修飾應用方面進行了較多研究，如中國專利申請號：CN201610858571.8，涉及一種制備石墨紙/碳納米管-石墨烯/聚苯胺柔性復合電極的方法，屬于電極材料技術領域。本發明獲得的電極，具有高的電化學性能和機械性能，實現在納米復合層表面可控均勻負載聚苯胺，進一步提高比電容，原位固結層次孔結構，實現高比容量的柔性薄膜。中國專利申請號：CN201610765895.7，公開了一種硫/石墨烯納米復合材料的制備方法、鋰離子電池正極、鋰離子電池，制備方法步驟包括水熱工序、復合工序，本發明制備方法獲得的單質硫與三維還原氧化石墨烯復合材料更體現了其與現有技術中的二維石墨烯復合的優越性。中國專利申請號：CN201610525033.7，公開了一種氟橡膠/石墨烯復合母料，耐高溫性能更好，能夠滿足更高的工作溫度使用要求；同時，本發明氟橡膠/石墨烯復合母料的制備方法簡便，便于操作，能耗低，效益好，非常適合產業化生產。中國專利申請號：CN201610768961.6，涉及硬碳/石墨烯復合材料及其制備方法和鋰離子電容器及其制備方法。硬碳/石墨烯復合材料具備良好的導電性，優異的機械性能，較高的功率密度與體積比電容，以及較長的使用壽命，可用作鋰離子電容器的負極活性材料。中國專利申請號：CN201610607138.7，公開了一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復合材料及其制備方法。該復合材料制備工藝簡單，材料成本低，重復性高，易于大規模合成。中國專利申請號：CN201610566707.8，公開了一種超臨界流體輔助苯胺插入聚合制備聚苯胺-石墨烯復合材料的方法，將苯胺單體溶解在超臨界流體當中，使超臨界流體分子和苯胺分子插入到石墨片層間，再在常壓低溫環境下引發石墨片層間的苯胺單體聚合生成聚苯胺，促進石墨層間距顯著擴大，石墨最終被層層剝離，一步即得到聚苯胺-石墨烯層層復合材料。中國專利申請號：CN201610550882.8，公開了一種氯丁橡膠/石墨烯復合材料，具有良好的耐酸性、耐油性和耐氧化性能，可以滿足特定使用環境下對橡膠復合材料性能的更高要求，進一步拓展了其應用范圍。中國專利申請號：CN201610515045.1，涉及采用溶液法制備聚丙烯接枝氧化石墨烯扶著材料。采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)對氧化石墨烯進行表面修飾后，與枝化聚丙烯、聚丙烯進行共混反應，利用修飾石墨烯的功能團氨基與馬來酸酐(maleic-anhydride)枝化形成枝化聚丙烯(MAPP)中酸酐的作用，極大極高了氧化石墨烯在復合材料中分散性。該方法制備的復合材料，拉伸強度較聚丙烯與枝化聚丙烯提高了20％以上。