[發(fā)明專利]一種碳材料及其制備方法、應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010720716.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111793247B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫福偉;孫清友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇清大際光新材料有限公司
• 主分類號(hào): C08K9/06
• 分類號(hào): C08K9/06;C08K3/04;C08K9/10;C08K9/02;C08L23/12;C08L77/02;C08L23/08;C08K13/06
• 代理公司: 北京中知星原知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

1.一種碳材料，其特征在于，所述碳材料包括復(fù)合碳材料，所述復(fù)合碳材料包括碳納米管和石墨烯；

所述碳納米管的表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑Ⅰ接枝改性；

所述石墨烯的表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑Ⅱ接枝改性；

所述碳納米管和石墨烯通過所述硅烷偶聯(lián)劑Ⅰ和硅烷偶聯(lián)劑Ⅱ化學(xué)連接；

所述硅烷偶聯(lián)劑I選自具有式I所示結(jié)構(gòu)式的物質(zhì)中的至少一種；

NH₂-(CH₂)_n-Si-X^a₃ 式Ⅰ

在式Ⅰ中，n的取值范圍為2≤n≤8，X^a表示烷氧基；

所述硅烷偶聯(lián)劑II選自具有式II所示結(jié)構(gòu)式的物質(zhì)中的至少一種；

式Ⅱ

在式Ⅱ中，m的取值范圍為2≤n≤8，X^b表示烷氧基；所述碳材料在使用表面活性劑的液相中反應(yīng)制備得到；

所述表面活性劑為聚氧乙烯醚類表面活性劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳材料，其特征在于，所述聚氧乙烯醚類表面活性劑包括吐溫、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚中的至少一種。

3.權(quán)利要求1或2所述的碳材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括以下步驟：

S100、對(duì)碳納米管進(jìn)行酸化處理、硅烷偶聯(lián)劑I改性，得到改性碳納米管；

S200、對(duì)石墨烯進(jìn)行酸化處理、硅烷偶聯(lián)劑II改性，得到改性石墨烯；

S300、將含有所述改性碳納米管和改性石墨烯的溶液，反應(yīng)，即可得到所述碳材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S100包括：

S100-1、對(duì)碳納米管進(jìn)行酸化處理，得到酸化碳納米管；

S100-2、將硅烷偶聯(lián)劑Ⅰ溶于溶劑Ⅰ中，水解，得到碳納米管改性溶液；

S100-3、將所述酸化碳納米管加入所述碳納米管改性溶液中，改性，即可得到所述改性碳納米管；

和/或所述步驟S200包括：

S200-1、對(duì)石墨烯進(jìn)行酸化處理，得到酸化石墨烯；

S200-2、將硅烷偶聯(lián)劑Ⅱ溶于溶劑Ⅱ中，水解，得到石墨烯改性溶液；

S200-3、將所述酸化石墨烯加入所述石墨烯改性溶液中，改性，即可得到所述改性石墨烯；

和/或所述步驟S300包括：

S300-1、獲得含有改性碳納米管和改性石墨烯的漿液，

S300-2、向所述漿液中加入聚氧乙烯醚類表面活性劑，得到反應(yīng)漿液；

S300-3、將所述反應(yīng)漿液加熱，反應(yīng)，即可得到所述碳材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟S300-1中，所述改性碳納米管和改性石墨烯的質(zhì)量比為1：0.8~2.5；

其中，所述改性碳納米管的質(zhì)量以碳納米管自身的質(zhì)量計(jì)；

所述改性石墨烯的質(zhì)量以石墨烯自身的質(zhì)量計(jì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S300-1，在所述漿液中，所述改性碳納米管和改性石墨烯的總含量為15~30wt%；

其中，所述改性碳納米管和改性石墨烯的總質(zhì)量以碳納米管和石墨烯的質(zhì)量總和計(jì)；

和/或，步驟S300-2中，所述聚氧乙烯醚類表面活性劑的加入量為所述漿液質(zhì)量的5~20wt%；

和/或，步驟S300-3中，所述反應(yīng)的條件：反應(yīng)溫度70~90℃，反應(yīng)時(shí)間3~6h。

7.一種導(dǎo)電填料，其特征在于，所述導(dǎo)電填料包括權(quán)利要求1或2所述的碳材料、權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的制備方法得到的碳材料中的任一種。

8.一種塑料復(fù)合材料，其特征在于，所述塑料復(fù)合材料包括塑料類聚合物和權(quán)利要求7所述導(dǎo)電填料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塑料復(fù)合材料，其特征在于，在所述塑料復(fù)合材料中，所述導(dǎo)電填料的含量為0.1~25wt%。