[發(fā)明專(zhuān)利]母粒-球磨-熱壓法制備石墨烯/ABS納米復(fù)合材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710743074.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107501845B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何芳;李會(huì)霞;趙乃勤;師春生;何春年;劉恩佐;馬麗穎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L55/02
• 分類(lèi)號(hào): C08L55/02;C08K3/04;B29C43/58;B02C17/10
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明提供一種母粒?球磨?熱壓法制備石墨烯/ABS納米復(fù)合材料,包括：石墨烯/ABS母料的制備：將ABS溶于有機(jī)溶劑N,N?二甲基甲酰胺DMF得到ABS/DMF溶液，將石墨烯溶于DMF得到石墨烯/DMF懸浮液，然后將得到的ABS/DMF溶液與石墨烯/DMF懸浮液混合，再向混合物中滴加蒸餾水將石墨烯和ABS從DMF中絮凝出來(lái)得到石墨烯/ABS母料；(2)球磨過(guò)程：將純ABS粉末加入到球磨罐中在行星式球磨機(jī)中球磨成ABS片，再將的石墨烯/ABS母料加入到此球磨罐中繼續(xù)球磨得到純ABS與石墨烯/ABS母料分散均勻的粉末。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)復(fù)合材料的制備方法，屬于石墨烯技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石墨烯，又被稱(chēng)作單原子層石墨，是由SP²雜化碳原子連接構(gòu)成的具有π電子云結(jié)構(gòu)的二維原子晶體，其在室溫下穩(wěn)定存在并具有優(yōu)異的物理特性，如優(yōu)異的力學(xué)性能，石墨烯的楊氏模量可達(dá)11000GPa，斷裂強(qiáng)度可達(dá)130GPa；良好的熱學(xué)性能，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5000W/(m·K)；出色的電學(xué)性能，在室溫下石墨烯電子遷移率可達(dá)15000cm²/V·s，電阻率只有10^-6Ω·cm；而且石墨烯在低溫下具有半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，同時(shí)石墨烯邊緣及缺陷處使其具有鐵磁性等磁性能，石墨烯的理論比表面積高達(dá)2630m²/g，單層石墨烯在可見(jiàn)光區(qū)的透過(guò)率在97％以上，這些特性使得石墨烯在能源、航空航天、電子電器、生物醫(yī)藥、等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，而這些應(yīng)用大都是基于石墨烯復(fù)合材料的研究。其中，石墨烯的高導(dǎo)電率有利于其填充到絕緣工程塑料ABS中提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率。

石墨烯復(fù)合材料以石墨烯作為分散相，而此分散相尺寸有一維小于100nm，故而為石墨烯納米復(fù)合材料。其基體包括金屬類(lèi)、陶瓷類(lèi)、聚合物等，其中聚合物基石墨烯納米復(fù)合材料可以結(jié)合石墨烯的優(yōu)勢(shì)與聚合物的韌性、加工性于一體，即石墨烯作為聚合物的填充劑可以顯著增強(qiáng)聚合物基體的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)等性能，因此在石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的制備方面有許多研究工作。

目前，常用于制備石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的方法有三種：原位聚合法、熔融共混法和溶液復(fù)合法。原位聚合法過(guò)程在體系粘度小時(shí)，石墨烯的分散性好，隨著體系粘度增加，石墨烯的分散性變差；熔融共混法是將聚合物和石墨烯在聚合物溶融狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)合，一般通過(guò)密煉機(jī)、混煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)等制備，這是當(dāng)前石墨烯/聚合物工業(yè)主要采用的加工技術(shù)，但其制備的復(fù)合材料中石墨烯的分散性很差；溶液復(fù)合法是將聚合物溶解或溶脹在溶劑中，通過(guò)機(jī)械攪拌或超聲波處理等方法與石墨烯混合，然后去除溶劑，這個(gè)過(guò)程石墨烯的分散性好但也需要大量的溶劑，成本高不適于工業(yè)化生產(chǎn)。如趙立平等(專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN104194247A)采用原位聚合法將石墨烯與ABS的單體或預(yù)聚體混合后進(jìn)行聚合的方法得到石墨烯/ABS復(fù)合材料，胡圣飛等(專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN104559035A)采用雙螺桿擠出機(jī)得到ABS/石墨小粒子，通過(guò)后續(xù)的爆破剝離法得到ABS/石墨烯發(fā)泡導(dǎo)電塑料，由此可見(jiàn)這個(gè)制備工藝還有很大的發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提供一種所需溶劑量較少，并且石墨烯的分散性好，適用于工業(yè)生產(chǎn)的制備石墨烯/ABS納米復(fù)合材料的方法，本發(fā)明提供的制備方法有機(jī)溶劑使用量較少，引入球磨的工藝得到石墨烯在ABS基體中有良好分散性的納米聚合物復(fù)合材料。技術(shù)方案如下

一種母粒-球磨-熱壓法制備石墨烯/ABS納米復(fù)合材料,包括以下步驟：