[發明專利]一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011510576.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112625384A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 任國峰;馬立國;劉少華
• 申請（專利權）人: 任國峰
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/04
• 代理公司: 上海尚象專利代理有限公司 31335
• 代理人: 劉云

本發明公開了一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法，其原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。本發明還提供了該石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，制備A組分；步驟3，制備B組分；步驟4，將A組分和B組分，通過專用噴涂設備，噴出混合、固化。本發明在石墨烯功能的基礎上，利用氧化石墨烯溶液制備和分散體系以及聚四氟乙烯生產工藝，制得的復合材料有優異的高強、耐腐蝕、耐化學試劑、高強及導熱性好等特點。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯復合材料及其制備方法，具體地，涉及一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯是從石墨中剝離出來的單層碳原子材料，由碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構，它是人類已知的厚度最薄、質地最堅硬、導電性最好的材料。石墨烯具有優異的力學、光學和電學性質，結構非常穩定，迄今為止研究者尚未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況，碳原子之間的鏈接非常柔韌，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，如果用石墨烯制成包裝袋，它將能承受大約兩噸重的物品，幾乎完全透明，卻極為致密，不透水、不透氣，即使原子尺寸最小的氦氣也無法通過，導電性能好，石墨烯中電子的運動速度達到了光速的1/300，導電性超過了任何傳統的導電材料，化學性質類似石墨表面，可以吸附和脫附各種原子和分子，還有抵御強酸強堿的能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種石墨烯復合材料及其制備方法，在基于石墨烯功能的基礎上，利用氧化石墨烯溶液制備和分散體系以及聚四氟乙烯生產工藝，制得的復合材料有優異的高強、耐腐蝕、耐化學試劑、高強及導熱性好等特點。

為了達到上述目的，本發明提供了一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的復合材料的原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的表面活性劑包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木質素磺酸鈉、聚乙烯吡絡烷酮、十二烷基吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉中的任意一種或多種。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的偶聯劑包含硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、有機鉻偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的任意一種或多種。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的氧化石墨烯是通過Brodie法、Staudenmaier法、Hummers氧化還原法中的任意一種方法制備的。

本發明還提供了上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，對氧化石墨烯進行表面改性，制備改性氧化石墨烯；步驟3，對聚四氟乙烯樹脂進行干燥，然后將其粉碎；步驟4，將步驟2所得的改性氧化石墨烯加入到聚四氟乙烯粉體中，充分混合后冷壓成型，然后升溫燒結，得到改性氧化石墨烯聚四氟乙烯復合材料。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2中包含：步驟2.1，將偶聯劑加入無水乙醇中，攪拌均勻，制得無水乙醇溶液；步驟2.2，將表面活性劑分散在水中，攪拌均勻，制得水溶液；步驟2.3，將步驟2.1和步驟2.2所得的溶液混合，攪拌均勻，再將氧化石墨烯粉體分散在所得的混合溶液中，超聲分散，然后再經過真空抽濾、洗滌干燥后得到改性石墨烯粉體。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2.1中，所得的無水乙醇溶液的質量濃度為0.5％-10％。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2.2中，所得的水溶液的質量濃度為0.1％-2％。

上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2.3中，超聲分散的時間為15-30min。