[發明專利]石墨烯-炭黑復合粒料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911388328.4
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111171606A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李琳;辛振祥;趙帥;蔡瑞;王玉超;孫男洋;鄭星富;王京超;杜雨倩
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C09C1/46
• 分類號: C09C1/46;C09C1/56;C09C3/06;B82Y30/00;B82Y40/00;C08K9/12;C08K9/02;C08K3/04;C08L7/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

本發明公開了一種石墨烯分散方法?石墨烯?炭黑復合粒料及其制備方法和應用，涉及一種石墨烯與炭黑的復合粒料、其制備方法和應用。本發明主要是通過將石墨烯均勻分散于炭黑水分散液內按質量比為1∶1000～2比例混合形成穩定石墨烯?炭黑復合分散液，再將所述石墨烯?炭黑復合分散液40～80℃進行造粒。解決石墨烯在高分子材料中難以均勻分散的應用問題。且相關工藝路線簡單、反應條件溫和、原料來源豐富，安全環保。

技術領域

本發明涉及石墨烯-炭黑復合粒料制備方法和應用，其應用主要涉及高分子材料領域。

背景技術

石墨烯(GE)為二維片狀結構，基本結構單元是由碳原子組成的sp2雜化的六邊形，厚度為單個原子層或多個原子層。GE的理論比表面積達2630m²/g，楊氏模量為1100GPa，導熱系數為5300W/(m·k)，電子遷移率為15000cm²/(v·s)。由于其本身獨特的結構特點，迅速成為能源電子材料等諸多研究領域的熱點在高分子材料領域，很多研究者利用GE本身的結構特點，制備了高性能的GE/高分子材料納米復合材料。但是石墨烯極高的化學穩定性和極低的表面能導致其與絕大多數高分子材料基體的兼容性差，石墨烯在高分子材料基體材料中直接應用受到限制。因此，如何解決“石墨烯在基體中均勻分散”和“良好的基體-石墨烯界面黏合”，是解決石墨烯在高分子材料領域應用難題的關鍵之處。

發明內容

基于上述問題，本發明所要解決的問題在于提供一種在高分子材料中穩定分散且加工性能好的石墨烯-炭黑復合粒料的制備方法。

本發明的技術方案如下：本發明提供一種石墨烯-炭黑復合粒料的制備方法，包括如下步驟：將石墨烯配置成一定濃度的石墨烯水溶液，隨后超聲處理石墨烯溶液，超聲處理后直接加入炭黑造粒水中，然后加入粘結劑經過攪齒強烈攪拌混合后經過炭黑造粒機得到復合粒料。

所述石墨烯-炭黑復合粒料用于制備高分子橡膠復合材料。

與現有技術相比，本發明的優點包括：

(1)將石墨烯分散液和炭黑分散液事先攪拌混合，將炭黑離子附在石墨烯納米片上，避免石墨烯與石墨烯之間的團聚，解決了石墨烯在高分子材料中分散性差，應用難的問題，所獲石墨烯-炭黑復合粒料穩定性好且石墨烯分散量大，可以極大地促進石墨烯在高分子材料方向的應用；

(2)石墨烯和炭黑做成復合粒料一起加入橡膠中，整體加入能夠減小兩者之間的排斥作用，所獲石墨烯-炭黑復合粒料在高分子材料中穩定分散，與高分子材料界面相容性好。

(3)本發明在炭黑造粒過程中直接加入石墨烯分散液，均勻復合后共同擠出造粒。且方法中攪齒的轉數，造粒的環境溫度及造粒水用量和粘結劑的用量對復合粒料的性能均有重要影響。

(4)本發明工藝路線簡單、反應條件溫和、原料來源豐富，可避免石墨烯分散過程中易揮發的有毒有機溶劑的使用，屬于環境友好型路線，安全環保。本方法設備、工藝簡單，便于操作，容易實現大規模工業化生產。

附圖說明

圖1石墨烯/炭黑復合料的投射電子顯微鏡TEM圖。

圖2是對比例制備的復合材料的投射電子顯微鏡TEM圖。

圖3是實施例制備的復合材料的投射電子顯微鏡TEM圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例和對比例，對本發明加以進一步說明。但本發明不只限于下述。

實施例1：

本實施例涉及的石墨烯/炭黑復合粒料的具體制備工藝流程如下：