[發(fā)明專利]一種纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710363435.6
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107118394B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁鵬;陳麗;宋娜;施利毅
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08K9/00;C08K7/24;C09K5/14
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發(fā)明公開了一種纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物及其制備方法，該方法步驟為：(1)用Hummer法制備氧化石墨烯；(2)石墨烯氣凝膠的制備；(3)將氫氧化鈉(NaOH)和尿素溶解在蒸餾水中，得到纖維素溶解液；將纖維素溶解于上述纖維素溶解液中，得到纖維素溶液；將上述石墨烯氣凝膠置于上述得到的纖維素溶液中，再放在真空箱中抽真空，使纖維素滲透到石墨烯氣凝膠孔洞中；然后取出，在乙醇中浸泡，用去離子水清洗，熱壓，得到纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物。該制備方法工藝簡單，原料來源廣泛，且對環(huán)境無污染；該復合物是三維形貌結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑連續(xù)的三維導熱通路，能提高復合物的導熱率，其導熱率達到1.7W/(m*K)，其硬度達到170MPa。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導熱復合材料及其制備方法，尤其是涉及一種纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物及其制備方法。

背景技術(shù)

纖維素塑料具有高拉伸強度、彎曲強度、熱穩(wěn)定性和較低的熱膨脹系數(shù)等諸多優(yōu)點，與生活中常用的塑料相比，更具優(yōu)勢，同時還具有綠色環(huán)保等優(yōu)點。但是傳統(tǒng)的高分子材料具有極低的導熱系數(shù)，因此纖維素塑料的導熱性也較差，而這樣的缺點將會限制纖維素的應用領(lǐng)域。

石墨烯作為一種二維碳材料，具有優(yōu)異的導熱和導電性能。因此，石墨烯常用作填料，與不同的聚合物復合來提高復合物的導熱性，是一種理想的導熱填料。但是，由于二維石墨烯片層之間具有π-π堆積和范德華力的作用，易發(fā)生團聚作用，導致復合物的導熱性能下降。例如，中國專利，授權(quán)公告號為CN103740092B，公開了“一種高導熱石墨烯、尼龍復合材料及其制備方法”，該方法將石墨烯粉末與尼龍粒子混合并在研磨機中研磨，再與氮化硼、抗氧劑、抗水解劑、耐高溫劑、增韌劑混合擠出切粒。該方法使石墨烯均勻地分散在基體中，又能夠使石墨烯與尼龍之間的界面粘接力變強，相容性提高。然而，該方法雖然能使導熱系數(shù)有所提高，但是將諸多添加劑一起混合，存在無法混合均勻的問題，填料在基體中分散不均勻，復合材料的導熱性和硬度下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對有技術(shù)存在的不足，提供一種纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物及其制備方法，該制備方法簡便易行，制備的復合物具有良好的導熱性及硬度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物，其特征在于，該復合物由纖維素和石墨烯組成，復合物的添加量為1%-20%，纖維素的質(zhì)量百分數(shù)為80%-99%，各組分之和為100% 。

所述的纖維素的溶解液由氫氧化鈉(NaOH)和尿素組成。

一種纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物的制備方法，包括以下步驟：

(1). 用Hummer法制備氧化石墨烯；

(2). 石墨烯氣凝膠的制備：

(2-1). 將上述步驟(1)制得的氧化石墨烯分散到水中，配置成濃度為2mg/ml-10mg/ml的氧化石墨烯分散液；

(2-2). 將步驟(2-1)得到的氧化石墨烯分散液置于高壓釜中，在100℃～500℃下反應1～48h，冷卻后取出，得到水凝膠，然后將水凝膠冷凍干燥48 h，得到石墨烯氣凝膠；

(3). 纖維素塑料/石墨烯氣凝膠復合物的制備：

(3-1). 將5～9g的氫氧化鈉(NaOH)和9～14g的尿素溶解在100g蒸餾水中，得到纖維素溶解液；

(3-2). 將1～15g纖維素在-10℃～-12℃下溶解于上述步驟(3-1)得到纖維素溶解液中，得到濃度為1%-15%的纖維素溶液；