[發(fā)明專利]一種石墨烯導(dǎo)電纖維布的精簡制備方法及其寬頻吸收電磁波復(fù)合材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210464030.2
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114575148B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王飛飛;溫凱;劉亞青;黃紹梁
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué);山西中北新材料科技有限公司
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;H05K9/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 李曉娟

本發(fā)明涉及一種石墨烯導(dǎo)電纖維布的精簡制備方法及其寬頻吸收電磁波復(fù)合材料，采用層層自組裝配合化學(xué)還原工藝使石墨烯納米片均勻負(fù)載于玻璃纖維布表面并相互搭接形成導(dǎo)電層。通過超聲功率以及時間的控制，將所有物理吸附于玻璃纖維布表面的氧化石墨烯去除，從而使負(fù)載的氧化石墨烯通過與玻璃纖維布之間的氫鍵相互作用以及片層之間的π?π作用均勻包裹在玻璃纖維布表面。本發(fā)明方法簡單易行，綠色環(huán)保，易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；此外，在石墨烯含量極低的情況下就具有較好的導(dǎo)電性能和非常優(yōu)異的吸波性能。將所述石墨烯導(dǎo)電纖維布作為增強體與聚合物基體復(fù)合，可以獲得厚度薄、吸收強度高以及吸收帶寬的結(jié)構(gòu)型吸波復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯領(lǐng)域，具體是一種石墨烯導(dǎo)電纖維布的精簡制備方法及其寬頻吸收電磁波復(fù)合材料。

背景技術(shù)

石墨烯是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。

以石墨烯為代表的二維材料具有獨特的微觀結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及良好的介電損耗能力，一直是電磁波吸收領(lǐng)域研究的熱點。氧化石墨烯（GO）是通過物理化學(xué)等手段對石墨進(jìn)行氧化而得到的一種帶有多種含氧官能團(tuán)的二維（2D）結(jié)構(gòu)，而還原氧化石墨烯（RGO）是通過化學(xué)或熱還原等方法去除氧化石墨烯片上的含氧基團(tuán)得到的，是大批量生產(chǎn)石墨烯的經(jīng)濟(jì)途徑。還原過程不足以完全恢復(fù)石墨烯的理想六方晶體結(jié)構(gòu)，因此石墨烯片層上存在一定數(shù)量的缺陷，如殘留的官能團(tuán)和缺失的碳原子。由于結(jié)構(gòu)的不完善，RGO的導(dǎo)電性比石墨烯差，但正是這種中等的導(dǎo)電性使RGO更適合用于微波吸收材料領(lǐng)域。

近年來，RGO在微波吸收材料領(lǐng)域中的應(yīng)用主要通過兩種策略來實現(xiàn)。一種是與其它介電損耗材料或磁損耗材料復(fù)合得到的多組分微波吸收材料，但存在石墨烯片層表面損耗介質(zhì)的分散性和均勻性很難控制且界面相容性差等方面問題。另一種策略是將石墨烯組裝成3D網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠解決石墨烯片的團(tuán)聚問題，而且還引入了多孔結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)質(zhì)輕并提供多重電磁波反射。但制備工藝復(fù)雜，難以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，限制了其的實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題提供了一種石墨烯導(dǎo)電纖維布的精簡制備方法及其寬頻強吸收電磁波復(fù)合材料。所述石墨烯導(dǎo)電纖維布的具體制備工藝主要包括兩部分：一是通過層層自組裝工藝使GO負(fù)載在玻璃纖維布表面；二為將所述負(fù)載于玻璃纖維布表面的GO化學(xué)還原為RGO，從而得到所述石墨烯導(dǎo)電纖維布。本發(fā)明的制備工藝簡單易行，綠色環(huán)保，并且易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。將所述石墨烯導(dǎo)電纖維布作為增強體與環(huán)氧樹脂等聚合物基體復(fù)合后可以獲得厚度薄、吸收強度高以及吸收帶寬的結(jié)構(gòu)型吸波復(fù)合材料。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種石墨烯導(dǎo)電纖維布的精簡制備方法，包括以下步驟：

S1.通過層層自組裝法使氧化石墨烯負(fù)載于玻璃纖維布表面：

①將玻璃纖維布置于丙酮中一定功率下超聲處理一定時間，取出烘干至恒重后，將其浸漬于氧化石墨烯分散液中，浸漬一定時間后，取出烘干至恒重，備用；

②將步驟①得到的玻璃纖維布浸漬于去離子水中，一定功率下超聲處理一定時間，以將所有物理吸附于玻璃纖維布表面的氧化石墨烯去除，隨后取出玻璃纖維布并烘干至恒重，備用；

③將步驟②得到的玻璃纖維布循環(huán)重復(fù)步驟①和步驟②多次，制得負(fù)載氧化石墨烯的玻璃纖維布；

S2.化學(xué)還原法制備石墨烯導(dǎo)電纖維布：

④將步驟③得到的負(fù)載氧化石墨烯的玻璃纖維布浸漬于還原劑溶液中，一定溫度下反應(yīng)一定時間，然后取出烘干至恒重，則得到所述石墨烯導(dǎo)電纖維布。

作為本發(fā)明石墨烯導(dǎo)電纖維布的精簡制備方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟①中，所述氧化石墨烯分散液的濃度為0.5~2mg/mL。