[發明專利]一種石墨烯導電復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810941641.5
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109096752A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 裘友玖;路蕓;盧星
• 申請（專利權）人: 佛山皖和新能源科技有限公司
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08L1/02;C08L29/04;C08K9/06;C08K3/04;C08G73/02
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本發明公開了一種石墨烯導電復合材料及其制備方法，屬于石墨烯導電材料領域。本發明以氧化石墨烯為原料，加入乙烯基三乙氧基硅烷，提高氧化石墨烯片層與導電物質之間的界面粘粘結強度，有助于介電常數和介電損耗的降低，提高導電效率；以細菌纖維素為原料經高碘酸鈉氧化，亞硫酸氫鈉磺化，增加離子傳導的交換位點和運輸通道，使導電性得到提高，增加導電復合材料的導電率；以聚乙烯醇為原料，加入3?氯?2?羥丙基三甲基氯化銨，在聚乙烯醇側鏈上引入季銨基團，再加入環氧氯丙烷接枝共聚，形成改性活性劑，使得復合材料的拉伸強度和力學性能得到提升。本發明解決了目前石墨烯導電材料在生產過程中加工流動性差，導致復合材料力學性會下降的問題。

技術領域

本發明屬于石墨烯導電材料領域，具體涉及一種石墨烯導電復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨材料具有加工精度高和表面效果好的優點，特別是在精密、復雜、薄壁、高硬材料的模具型腔加工中有著較大的優勢。石墨材料與銅相比，有著消耗少、放電速度快、重量輕以及熱膨脹系數小等優越性，因此逐漸替代銅電極成為放電加工材料的主流。石墨放電比銅快2-3倍，材料不易變形，在薄筋電極的加工上優勢明顯，銅的軟化點在1000℃左右，容易因受熱而產生變形，石墨的升華溫度為3650℃左右，相比而言，石墨材料熱膨脹系數只有銅材的1/30。石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。由于石墨烯優異的物理性質，已被應用在諸如柔性電子、傳感器、醫療、射頻天線等領域，制備高質量，同時具有低成本，綠色高效的石墨烯系列產品越來越成為研究的熱點。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，而傳統的半導體和導體，例如硅和銅遠沒有石墨烯表現得好。石墨烯的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優良特性。為了獲得較高的電導率，通常要在聚合物基體中加入高體積分的填料，由此不但造成復合材料在生產過程中加工流動性變差，而且導致復合材料力學性能下降、生產成本增加。綜上所述，因此需要一種更好的導電材料來改善現有技術的不足。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對目前石墨烯導電材料在生產過程中加工流動性差，導致復合材料力學性會下降的問題，提供一種石墨烯導電復合材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：

一種石墨烯導電復合材料，包括石墨烯基材、納米添加劑、改性活性劑；

所述石墨烯基材的制備方法，包括如下步驟：

（1）取氧化石墨烯按質量比3~5：1~4：80~120加入乙烯基三乙氧基硅烷、無水乙醇攪拌混合，再加入氧化石墨烯質量60~70%的去離子水，調節pH至3~4，超聲分散，于55~60℃保溫，抽濾，取抽濾渣經丙酮洗滌，干燥，得干燥物；

（2）取干燥物按質量比1~3：80~100加入乙醇，再加入干燥物質量4~6倍的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷攪拌混合，得混合物，取混合物按質量比100~150：2~5加入Pt/C催化劑，通入氬氣保護，攪拌混合，冷卻至室溫，即得石墨烯基材。

所述步驟（2）中石墨烯基材的攪拌混合條件為：升溫至45~50℃攪拌混合3~5h。

所述納米添加劑為：取細菌纖維素按質量比1~3：8~10加入高碘酸鈉溶液，避光靜置24~36h，過濾，取出浸泡后細菌纖維素按質量比2~5：8~15加入亞硫酸氫鈉溶液中，于45~50℃攪拌混合，過濾，取濾渣經去離子水洗滌，干燥，得納米添加劑。

所述改性活性劑的制備方法，包括如下步驟：

S1.取聚乙烯醇按質量比2~5：6~8加入去離子水，于85~90℃攪拌混合20~30min，再加入聚乙烯醇質量5~10%的氫氧化鉀，于65~70℃攪拌混合10~20min，得攪拌混合物，取攪拌混合物按質量比4~9：2~4：30~40加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨攪拌混合，得攪拌混合物a；