一种石墨烯高分子板材及其制备方法技术

一种石墨烯高分子板材及其制备方法，它涉及一种石墨烯高分子板材及其制备方法，尤其涉及多层石墨烯膜板材及其制备方法。本发明专利技术是要解决现有技术制备的石墨烯性能差，生产量低，污染严重，使用剧毒物质对人的身体健康造成危害，无法应用于高分子板材的制备，而现有的树脂高分子板防火阻燃方面不达标，无法满足工业生产需要，且制备工艺复杂的问题。本发明专利技术的一种石墨烯高分子板材包括石墨烯膜树脂和骨架材料。制备方法：一、制备石墨烯膜；二、将石墨烯膜和树脂混合，得石墨烯膜树脂；三、将上述得到的石墨烯膜树脂和骨架材料混合，用高压压机压制，即得一种石墨烯高分子板材。本发明专利技术用于于军工、飞行器、船舶材料领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，它涉及，尤其涉及多层石墨烯膜板材及其制备方法。本专利技术是要解决现有技术制备的石墨烯性能差，生产量低，污染严重，使用剧毒物质对人的身体健康造成危害，无法应用于高分子板材的制备，而现有的树脂高分子板防火阻燃方面不达标，无法满足工业生产需要，且制备工艺复杂的问题。本专利技术的一种石墨烯高分子板材包括石墨烯膜树脂和骨架材料。制备方法：一、制备石墨烯膜；二、将石墨烯膜和树脂混合，得石墨烯膜树脂；三、将上述得到的石墨烯膜树脂和骨架材料混合，用高压压机压制，即得一种石墨烯高分子板材。本专利技术用于于军工、飞行器、船舶材料领域。【专利说明】
本专利技术涉及，尤其涉及多层石墨烯膜板材及其制备方法。
技术介绍
石墨烯是由碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状碳质新材料，该晶体薄膜的厚度是0.335nm，仅为头发的20万分之一，是构建其它维数碳材料的基本单元。它可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管，或者堆保成三维的石墨和金刚石。石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g，导热性能突出，机械性能优异，杨氏模量可达llOOGpa，断裂强度达125GPa，室温下具有高速的电子迁移率。石墨烯独特的结构使其具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应，从不消失的电导率等性质，在纳米复合材料、高分子复合材料、高级面饰材料、吸波材料、国防、军工新材料领域备受关注。由于石墨稀片与片之间有较强的范德华力，容易产生叠聚、且自身难溶于水和有机溶液，这使得石墨稀在应用方面造成极大困难，无法满足工业生产需要。目前，石墨烯的制备方法主要有化学还原法和化学气相沉积法。化学还原法成本低，适于石墨烯大规模生产，但由于生产氧化过程需要大量使用浓硫酸、浓硝酸和高锰酸钾，而企业无法处理这些强酸强碱类物质，因此对环境造成了严重的污染，而且在生产过程使用酸碱不当易破坏碳链，使所制备的石墨烯性能差。此外，现有还原剂主要采用水合肼、硼氧化钠来还原氧化石墨烯，水合肼属于剧毒物质，对人的身体健康造成危害。化学气相沉积法主要在管式炉中提取，可制作高品质石墨烯，但生产量低，直径300mm的管式炉24小时只可生产300g_500g石墨烯。由于上述原因，使得石墨烯在制备高分子板材方面受到了阻碍。而现有的树脂高分子板因为防火阻燃方面不达标，无法满足军工、飞行器、船舶的大批量应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术制备的石墨烯性能差，生产量低，污染严重，使用剧毒物质对人的身体健康造成危害，无法应用于高分子板材的制备，而现有的树脂高分子板防火阻燃方面不达标，无法满足工业生产需要，且制备工艺复杂的问题，而提供的。本专利技术的一种石墨烯高分子板材，它包括石墨烯膜树脂和骨架材料；其中，石墨烯膜树脂和骨架材料的质量比为1:(2.5-3.5);其中，石墨烯膜树脂是由石墨烯膜和树脂组成，石墨烯膜和树脂的质量比为1: (500-990)。本专利技术的一种石墨烯高分子板材的制备方法是按以下步骤进行:步骤一:将厚度为50-100um、纯度为99.99%cu的原料铜箔裁剪成宽度20-1300cm的铜箔，然后用无水乙醇对裁剪后的铜箔清洗2-3次，再用去离水清洗1-3次，最后用氮气吹干；步骤二:将上述 吹干后的铜箔送入连续高温锆炉，抽真空使压力达到5-10Pa后，关闭真空泵，保压l_20min ；步骤三:以80_100L/min的速度向连续高温锆炉通入氮气，直到压力达到95Kpa时停止通入氮气，然后打开真空泵，抽真空使压力达到5-15Pa，关闭真空泵，然后重复此步骤一次; 步骤四:向连续高温锆炉通入氮气和氢气的混合气，直至压力达到5-15pa时，将铜箔送入锆炉工区，加热至锆炉工作区温度为950-1250°C，保温20-50min ;其中，氮气和氢气的体积比为(200-2000):1，通入混合气的流速为50-80L/min，流量500_800sccn ；步骤五:待步骤四保温结束后，停止通入氮气和氢气的混合气，打开真空泵抽真空，使锆炉工区压力达到5-10Pa后，通入甲烷和氢气的混合气，直至锆炉工区压力达到5-15pa时，关闭真空泵，然后沉积5-30min ;其中，通入的混合气中甲烷和氢气的体积比为1:1，通入混合气的流速为50-80L/min，流量100_300sccn ；步骤六:沉积结束后，开启真空泵，抽去炉内所有气体，然后通入氮气，温度降至室温后，在铜箔表面形成石墨烯膜；然后用电化学鼓泡法将石墨烯膜剥离铜箔，即得石墨烯膜；其中，降温速度为30-50°C /min，通入氮气的流速为80_100L/min，时间为5_30min ；步骤七:用气流粉碎步骤六所得的石墨烯膜，粉碎至50目-300目，得石墨烯膜粉，然后将石墨烯膜粉添加到树脂中，混匀，得石墨烯膜树脂；其中，石墨烯膜粉与树脂的质量比为 1:(500-990)；步骤八:用步骤七所得的石墨烯膜树脂和骨架材料用捏合机混合，得混合物，然后对混合物进行干燥，干燥至混合物含水率为7%时，将干燥后的混合物送入高压压机中，在温度为165-195°C,压力为50-100Pa/cm的条件下压制，即得石墨烯高分子板材；其中，石墨烯膜树脂和骨架材料的质量比为1:(2.5-3.5)，干燥温度为30-55°C。本专利技术的一种石墨烯高分子板材的制备方法是按以下步骤进行:步骤一:将厚度为50-100um、纯度为99.99%cu的原料铜箔裁剪成宽度20-1300cm的铜箔，然后用无水乙醇对裁剪后的铜箔清洗2-3次，再用去离水清洗1-3次，最后用氮气吹干；步骤二:将上述吹干后的铜箔送入连续高温锆炉，抽真空使压力达到5-10Pa后，关闭真空泵，保压l_20min ；步骤三:以80_100L/min的速度向连续高温锆炉通入氮气，直到压力达到95Kpa时停止通入氮气，然后打开真空泵，抽真空使压力达到5-15Pa，关闭真空泵，然后重复此步骤一次;步骤四:向连续高温锆炉通入氮气和氢气的混合气，直至压力达到5_15pa时，将铜箔送入锆炉工区，加热至锆炉工作区温度为950-1250°C，保温20-50min ;其中，氮气和氢气的体积比为(200-2000):1，通入混合气的流速为50-80L/min，流量500_800sccn ；步骤五:待步骤四保温结束后，停止通入氮气和氢气的混合气，打开真空泵抽真空，使锆炉工区压力达到5-10Pa后，通入甲烷和氢气的混合气，直至锆炉工区压力达到5-15pa时，关闭真空泵，然后沉积5-30min ;其中，通入的混合气中甲烷和氢气的体积比为1:1，通入混合气的流速为50-80L/min，流量100_300sccn ；步骤六:沉积结束后，开启真空泵，抽去炉内所有气体，然后通入氮气，温度降至室温后，在铜箔表面形成石墨烯膜；然后用电化学鼓泡法将石墨烯膜剥离铜箔，即得石墨烯膜；其中，降温速度为30-50°C /min，通入氮气的流速为80_100L/min，时间为5_30min ；步骤七:用气流粉碎步骤六所得的石墨烯膜，粉碎至50目-300目，得石墨烯膜粉，然后将石墨烯膜粉分别添加到2种以上的树脂水溶物中，分别混匀，得2种以上石墨烯膜树脂；其中，石墨烯膜与树脂水溶物的质量比为1: (500-990)，树脂水溶物中树脂的质量百分含量为30%-50% ；步骤八:用上述所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯高分子板材，其特征在于它包括石墨烯膜树脂和骨架材料；其中，石墨烯膜树脂和骨架材料的质量比为1：（2.5?3.5）；其中，石墨烯膜树脂是由石墨烯膜和树脂组成，石墨烯膜和树脂的质量比为1：（500?990）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾蜀斌，羊军，曾茗威，
申请(专利权)人：哈尔滨市都邦节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：