[發明專利]一種以超支化聚乙烯為助劑球磨法制備石墨烯的方法

有效

• 申請號: 202011480598.0
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112645311B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 徐立新;張博遠;葉會見;王彥博
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學;平湖市浙江工業大學新材料研究院
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

1.一種以超支化聚乙烯為助劑球磨法制備石墨烯的方法，包括如下步驟：

（1）將一定量的天然石墨和超支化聚乙烯在一定的有機溶劑中混合，充分混合均勻后去除溶劑，形成第一混合物；

（2）再將第一混合物與高密度聚乙烯混合攪拌之后放入球磨罐形成第二混合物，并進行球磨處理，球磨處理時間為24~60h，球磨過程中在超支化聚乙烯的輔助下，天然石墨被剝離成寡層石墨烯并粘附在高密度聚乙烯的表面，得到球磨產物；所述的高密度聚乙烯為顆粒狀、表面多孔的高密度聚乙烯，所述的高密度聚乙烯的顆粒粒徑為30-200目，表面孔徑為10-200nm；

（3）將球磨產物分散于有機溶劑中，從球磨產物中去除高密度聚乙烯，得到石墨烯分散液；

其中，以天然石墨、超支化聚乙烯和高密度聚乙烯的總質量為100%計，高密度聚乙烯的質量百分含量為10~90%，天然石墨和超支化聚乙烯的質量比為5-20：1；

所述超支化聚乙烯是采用Pd-diimine催化劑催化乙烯，以一步法“鏈移走”共聚機理獲得，具體的制備工藝包括以下步驟：

在氮氣保護下，往反應容器中加入乙烯氣體并保證儀器內部沒有氧氣與水的存在，同時保證乙烯氣體充滿整個反應容器，溶劑使用無水級溶劑，并控制溫度在5~35oC，然后加入溶于無水級溶劑中的Pd-diimine催化劑，在溫度5~35oC、乙烯壓力0.01~0.8MPa的條件下攪拌反應6~72小時，聚合結束后將所得產物倒入酸化甲醇中使聚合終止，所得聚合反應混合物經分離純化得到超支化聚乙烯。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的高密度聚乙烯的顆粒粒徑為80目，表面孔徑為50-100nm。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：高密度聚乙烯的質量百分含量為40~80%，所述天然石墨與超支化聚乙烯的質量比為5-15：1。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：高密度聚乙烯的質量百分含量為64.9%，所述天然石墨與超支化聚乙烯的質量比為12：1。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（1）中，所述的有機溶劑選自對于HBPE具有良好溶解性能的有機溶劑。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于：步驟（1）中，所述的有機溶劑為氯仿、二氯甲烷和四氫呋喃中的至少一種。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（1）的操作為：先將超支化聚乙烯溶于有機溶劑中，再將超支化聚乙烯溶液與天然石墨混合，通過攪拌使天然石墨和HBPE在有機溶劑中混合均勻，攪拌時間為0.1h~12h，攪拌速度為50~500 rad/min。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（2）中，球磨處理的過程中，球磨球分為大中小三種，大中小的比例為：1~10:5~20:15~40。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步驟（3）按照如下操作：將球磨產物分散于有機溶劑中，所選有機溶劑的密度大于高密度聚乙烯的密度，利用超聲和離心從球磨產物中分離高密度聚乙烯，取出漂浮于分散液表面的高密度聚乙烯，再取離心所得上清液進行過濾，收集濾液即為石墨烯分散液。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于：步驟（3）中，超聲0.1h~3h，然后在1000~10000rad/min的離心速度下離心10~60min。

11.如權利要求1或9所述的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述有機溶劑為氯仿。

12.如權利要求9所述的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述的過濾是將醫用紗布疊成5~20層作為濾布。