一种树脂石墨烯复合材料、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种树脂石墨烯复合材料、其制备方法及其应用，属于石墨烯复合材料技术领域。树脂石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、将金属助剂、石墨烯材料和水混合搅拌得到浆料。(2)、干燥浆料得到金属基石墨烯。(3)、将金属基石墨烯和热塑性树脂在惰性气体氛围下加热至50－300℃反应得到。此制备方法能够将石墨烯材料与热塑性树脂复合在一起，并通过石墨烯材料的π键电子云，进行自由电子的传输，得到的树脂石墨烯复合材料具有很好的导电性和导热性，能够作为一种新型的导电、导热复合材料进行应用。

【技术实现步骤摘要】
一种树脂石墨烯复合材料、其制备方法及其应用
本专利技术涉及石墨烯复合材料
，具体而言，涉及一种树脂石墨烯复合材料、其制备方法及其应用。
技术介绍
热塑性树脂主要是以小分子有机物为原料经聚合方式，生成大分子链线性有机树脂材料的工艺制备路线为主，该类树脂导电性能不好，分子之间有较强的作用力，耐酸碱性能好，在导电、导热等特殊功能领域还未得到有效开发和利用。另外石墨烯材料难以溶解和熔化，有褶皱或堆叠的聚团现象，其平面巨大的π－π共轭体系，缺少控制的化学键，与聚合物之间的相互作用较弱，热塑性树脂与石墨烯材料的结合是一个难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种树脂石墨烯复合材料的制备方法，能够将热塑性树脂和石墨烯材料结合，使其具有很好的导电导热的功能。本专利技术的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的树脂石墨烯复合材料，具有很好的导电性和导热性。本专利技术的第三目的在于提供一种树脂石墨烯复合材料作为导电、导热材料的应用，使其具有很高的价值。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种树脂石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、将金属助剂、石墨烯材料和水混合搅拌得到浆料；(2)、干燥浆料得到金属基石墨烯；(3)、将金属基石墨烯和热塑性树脂在惰性气体氛围下加热至50－300℃反应得到。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述金属助剂与石墨烯材料的质量比为1：3－10；优选地，金属助剂选自铬酸钾、硫化钠、二巯基丙烷磺酸钠和二乙基二硫代氨基甲酸钠中的至少一种。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述搅拌在温度为80－90℃的条件下进行4－8h。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述浆料的粘度为200－300cp。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述步骤(3)中，金属基石墨烯与热塑性树脂的质量比为1：5－100；优选地，热塑性树脂选自PE－聚乙烯、PVC－聚氯乙烯、PS－聚苯乙烯、PA－聚酰胺、POM－聚甲醛、PC－聚碳酸酯、PET－聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯醚、聚砜和橡胶中的至少一种。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述步骤(3)按照如下方式进行：a、将金属基石墨烯、热塑性树脂、水、有机溶剂和表面活性剂在惰性气体氛围下加热至50－300℃、并保持压力在50kpa－1.0MPa下反应0.5－6h得到树脂石墨烯油系生料；b、将树脂石墨烯油系生料在温度为100－300℃的条件下缩聚蒸发得到；优选地，有机溶剂选自乙醇、甲醇和乙二醇中的至少一种；表面活性剂选自乙二胺四乙酸和氨基三乙酸中的至少一种。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述树脂石墨烯油系生料的粘度为200～1000cp。进一步地，本专利技术较佳的实施例中，上述缩聚蒸发以后，还包括进行压片、切片的步骤。一种上述树脂石墨烯复合材料的制备方法制备得到的树脂石墨烯复合材料。上述树脂石墨烯复合材料作为导电、导热材料的应用。本专利技术的较佳实施例提供的树脂石墨烯复合材料的制备方法的有益效果是：将金属助剂、石墨烯材料和水混合搅拌，使石墨烯材料与金属助剂发生络合反应和螯合反应，增加石墨烯表面活性位点。将其干燥，除去水分，使其与热塑性树脂在惰性气体氛围下加热至50－300℃反应。在惰性气体氛围下，避免金属基石墨烯与空气中的氧气接触，防止后续加热后金属基石墨烯发生燃烧；加热至50－300℃反应，使石墨烯表面活性位点进行原位化学反应，使羟基、羧基、羰基等与氢键相互作用，利用π键电子传输，使得到的树脂石墨烯复合材料具备良好的导电性能和导热性能。本专利技术提供的树脂石墨烯复合材料的有益效果是：采用上述树脂石墨烯复合材料的制备方法制备得到，使热塑性树脂与石墨烯相互作用，使复合材料的分子间具有较强的作用力，且赋予其较好的导电导热能力，降低生产成本。本专利技术提供的树脂石墨烯复合材料的应用的有益效果是：能够作为导电、导热材料，可以用来作为导电薄膜、耐腐导热材料、导电纤维、防腐导电涂料等应用制备行业，制成各种军工及民用等导电塑料产品，满足客户的需求，具有很好的商业价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术提供的树脂石墨烯复合材料的制备方法的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的树脂石墨烯复合材料、其制备方法及其应用进行具体说明。图1为本专利技术提供的树脂石墨烯复合材料的制备方法的工艺流程图。请参阅图1，一种树脂石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、将金属助剂、石墨烯材料和水混合搅拌得到浆料，使石墨烯材料与金属助剂发生络合反应和螯合反应，增加石墨烯表面活性位点。优选地，金属助剂与石墨烯材料的质量比为1：3－10；搅拌在温度为80－90℃的条件下进行4－8h，浆料的粘度为200－300cp。即，将金属助剂和石墨烯材料按照质量比为1：3－10，加入盛有去离子水的搅拌反应釜中进行搅拌，并保持浆料的粘度在200－300cp，在常压下升温至80－90℃下恒温反应4－8h。本专利技术中，金属助剂过多，生产成本很高，金属助剂过少，石墨烯材料与金属助剂的螯合反应和络合反应的效果较差，使最后得到的复合材料的导电性能较差。去离子水的多少可以控制浆料的粘度，根据所需浆料的粘度来确定去离子水的含量。浆料的粘度过大，则会使浆料受热不均，从而使金属助剂与石墨烯材料的反应效果不好，所以，将粘度控制在200－300cp。在将各组分搅拌均匀的过程中升温，使其在80－90℃下恒温反应4－8h，从而对石墨烯材料进行化学改性，增加石墨烯材料表面活性位点。优选地，石墨烯材料为单层石墨烯，其比表面积很大，能够更好地与金属助剂发生络合反应和螯合反应，增加石墨烯材料的表面活性位点。本专利技术中，石墨烯材料为石墨烯、改性石墨烯、氧化石墨烯等，只要能够与金属助剂发生化学改性的石墨烯材料均属于本专利技术的保护范围。优选地，金属助剂选自铬酸钾、硫化钠、二巯基丙烷磺酸钠和二乙基二硫代氨基甲酸钠中的至少一种。只要能够与石墨烯材料发生化学反应，并增加石墨烯材料的表面活性位点的金属助剂均属于本专利技术的保护范围。(2)、干燥浆料得到金属基石墨烯，去除浆料中的水分，使其后续能够与热塑性树脂混合均匀，以便后续进行聚合反应。本专利技术中，将上述浆料进行喷雾造粒干燥，得到粒径约10－100μm的富含大量活性位点的金属基石墨烯复合材料。进行喷雾造粒干燥，避免金属基石墨烯在干燥的时候发生结块或团聚，使其分散性较好，能够更加方便后续的聚合反应。(3)、将金属基石墨烯和热塑性树脂在惰性气体氛围下加热至50－300℃反应得到，在惰性气体氛围下，避免金属基石墨烯与空气中的氧气接触，防止后续加热后金属基石墨烯发生燃烧；加热至50－300℃反应，使石墨烯表面活性位点进行原位化学反应，使羟基、羧基、羰基等与氢键相互作用，利用π键电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树脂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、将金属助剂、石墨烯材料和水混合搅拌得到浆料；(2)、干燥所述浆料得到金属基石墨烯；(3)、将所述金属基石墨烯和热塑性树脂在惰性气体氛围下加热至50－300℃反应得到。

【技术特征摘要】
1.一种树脂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、将金属助剂、石墨烯材料和水混合搅拌得到浆料；(2)、干燥所述浆料得到金属基石墨烯；(3)、将所述金属基石墨烯和热塑性树脂在惰性气体氛围下加热至50－300℃反应得到。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述金属助剂与所述石墨烯材料的质量比为1：3－10；优选地，所述金属助剂选自铬酸钾、硫化钠、二巯基丙烷磺酸钠和二乙基二硫代氨基甲酸钠中的至少一种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌在温度为80－90℃的条件下进行4－8h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的粘度为200－300cp。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述金属基石墨烯与所述热塑性树脂的质量比为1：5－100；优选地，所述热塑性树脂选自PE－聚乙烯、PVC－聚氯乙烯、PS－聚苯乙烯、PA－聚酰胺、POM－聚甲醛、PC－聚碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：董前程，孙久铭，曾云，张朋，王君梦，赵芬，
申请(专利权)人：北京北方国能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11