一种石墨烯导电泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术为一种石墨烯导电泡沫及其制备方法，涉及复合功能材料技术领域，由以下重量百分比的原料组成：泡沫基体5‑20%、硝酸钠1‑2%、浓硫酸80‑90%、石墨1‑1.5%、高锰酸钾6‑10%、30%双氧水5‑7%、粘结剂1‑5%、还原剂6‑10%、5% HCl溶液25‑35%、糠醇15‑35%、草酸1‑10%。本发明专利技术提供的石墨烯导电泡沫兼具低密度和高导电性的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合功能材料
，具体地说涉及一种石墨烯导电泡沫及其制备方法。
技术介绍
导电泡沫是由高分子复合材料发泡技术生产的，发泡孔径均匀、柔软、富有弹性、不脱屑。导电泡沫的均匀分布性可保护器件管脚，同时具有抗腐蚀性，用于抗静电、电磁屏蔽、气敏或压敏传感器、污水净化等领域。导电泡沫常用的制备方法是聚合物中填充导电物质后经发泡工艺制备。导电泡沫可分普通导电泡沫，镀镍铜导电泡沫，镀金导电泡沫、镀碳导电泡沫，镀锡导电泡沫，导电铝箔泡沫，导电铜箔泡沫，全方位导电泡沫，SMT导电泡沫，I/O导电泡沫衬垫等。现有技术中带来的泡沫密度较大，碳系填充材料的导电性又不足。因此，急需一种兼具低密度和更高的导电性能的导电泡沫。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种石墨烯导电泡沫及其制备方法，以改善现有导电泡沫不能兼具低密度和高的导电性的问题。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种石墨烯导电泡沫，由以下重量百分比的原料组成：泡沫基体5-20%、硝酸钠1-2%、浓硫酸80-90%、石墨1-1.5%、高锰酸钾6-10%、30%双氧水5-7%、粘结剂1-5%、还原剂6-10%、5% HCl溶液25-35%、糠醇15-35%、草酸1-10%。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，所述泡沫基体为聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫或聚丙烯泡沫中的任意一种。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，所述泡沫基体为聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫由以下质量份数的成分组成：聚酯多元醇40-50份、异氰酸酯40-50份、胺催化剂0.5-0.75份、抗氧化剂0.1-0.2份、硅油0.5-0.7份、去离子水4-6份、聚氨酯交联剂1-2份。另外，本专利技术还提供了一种石墨烯导电泡沫的制备方法，包括以下步骤：（1）制备氧化石墨烯a. 将所述硝酸钠加入所述浓硫酸中混合搅拌均匀，作为反应液，再将所述石墨加入所述反应液中；b.在所述反应液中分次加入所述高锰酸钾，控制温度为20-30℃，以40-50r/min搅拌30-40min；升温至35-40℃，保温65-95min；c.对所述反应液边搅拌边加入水，搅拌速度为60-80r/min，升温至85-95℃，保温60-90min；d.加入所述30% 双氧水，搅拌5-8min后过滤；用所述5% HCl溶液和水溶液洗涤过滤产物至滤液中无硫酸根；e. 然后用水将过滤产物分散，用离心机以1000-2000r/min进行离心分离，获得氧化石墨烯;放入60-70℃真空干燥箱中干燥，备用；（2）石墨烯制备：将干燥后的氧化石墨烯分散到所述糠醇中，升温至75-85℃，超声分散1-1.5h, 形成均一的浓度为1-8mg/ml 氧化石墨烯-糠醇混合液，再加入所述草酸，搅拌均匀；（3）将所述泡沫基体放入所述氧化石墨烯-糠醇混合液浸渍，用浸轧工艺将氧化石墨烯涂覆在泡沫表面；（4）将表面涂覆有氧化石墨烯的泡沫捞出后浸入含有所述还原剂、所述粘结剂的水溶液中进行反应，获得表面涂覆石墨烯导电层的导电泡沫。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，步骤（1）-c中所加水与加入的石墨的质量比为300-400：1。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，步骤（4）中所述的还原剂为肼、二甲基肼、硼氢化钠、氢化锂铝、氢碘酸或氢溴酸。优选地，在本专利技术的较佳实施例中，所述泡沫基体表面及气孔表面涂覆有导电层，所述的导电层为厚度为1-2nm 的氧化石墨烯。相对于现有技术，本专利技术的有益效果：本专利技术制得的石墨烯导电泡沫具有更低的密度和更好的导电性能。泡沫表面的导电层石墨烯经水反复洗涤不脱落，用作环保设备污染物过滤的滤芯材料使用后经过清洗可以重复循环使用。石墨烯是平面两维单原子层碳材料，是目前发现最坚硬的纳米材料，室温下石墨烯的电子迁移率达到 106cm2V-1s-1，电阻率约10-6Ωcm，也是电阻率最小的材料。石墨烯的这些性能保证了由石墨烯制备的泡沫比普通泡沫材料具有更小的密度和更强的导电性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术所述技术方案作进一步的说明。实施例1：本专利技术的实施例1提供了一种石墨烯导电泡沫，由以下重量百分比的原料组成：泡沫基体5%、硝酸钠1%、浓硫酸80%、石墨1%、高锰酸钾6%、30%双氧水5%、粘结剂1%、还原剂6%、5% HCl溶液25%、糠醇15%、草酸1%。泡沫基体为聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫由以下质量份数的成分组成：聚酯多元醇40份、异氰酸酯40份、胺催化剂0.5份、抗氧化剂0.1份、硅油0.5份、去离子水4份、聚氨酯交联剂1份。另外，本实施例还提供了一种石墨烯导电泡沫的制备方法，包括以下步骤：（1）制备氧化石墨烯a. 将硝酸钠加入浓硫酸中混合搅拌均匀，作为反应液，再将石墨加入反应液中；b.在反应液中分次加入高锰酸钾，控制温度为20℃，以40r/min搅拌30min；升温至35℃，保温65min；c.对反应液边搅拌边加入水，搅拌速度为60r/min，升温至85℃，保温60min；d.加入30% 双氧水，搅拌5min后过滤；用5% HCl溶液和水溶液洗涤过滤产物至滤液中无硫酸根；e. 然后用水将过滤产物分散，用离心机以1000r/min进行离心分离，获得氧化石墨烯;放入60℃真空干燥箱中干燥，备用；（2）石墨烯制备：将干燥后的氧化石墨烯分散到糠醇中，升温至75℃，超声分散1h, 形成均一的浓度为1mg/ml氧化石墨烯-糠醇混合液，再加入草酸，搅拌均匀；（3）将泡沫基体放入氧化石墨烯-糠醇混合液浸渍，用浸轧工艺将氧化石墨烯涂覆在泡沫表面；（4）将表面涂覆有氧化石墨烯的泡沫捞出后浸入含有还原剂、粘结剂的水溶液中进行反应，获得表面涂覆石墨烯导电层的导电泡沫。步骤（1）-c中所加水与加入的石墨的质量比为300：1。步骤（4）中所述的还原剂为氢溴酸。泡沫基体表面及气孔表面涂覆有导电层，导电层为厚度为1nm 的氧化石墨烯。实施例2：本专利技术的实施例2提供了一种石墨烯导电泡沫，由以下重量百分比的原料组成：泡沫基体20%、硝酸钠2%、浓硫酸90%、石墨1.5%、高锰酸钾10%、30%双氧水7%、粘结剂5%、还原剂10%、5% HCl溶液35%、糠醇35%、草酸10%。泡沫基体为聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫由以下质量份数的成分组成：聚酯多元醇50份、异氰酸酯50份、胺催化剂0.75份、抗氧化剂0.2份、硅油0.7份、去离子水6份、聚氨酯交联剂2份。另外，本实施例还提供了一种石墨烯导电泡沫的制备方法，包括以下步骤：（1）制备氧化石墨烯a. 将硝酸钠加入浓硫酸中混合搅拌均匀，作为反应液，再将石墨加入反应液中；b.在反应液中分次加入高锰酸钾，控制温度为30℃，以50r/min搅拌40min；升温至40℃，保温95min；c.对反应液边搅拌边加入水，搅拌速度为80r/min，升温至95℃，保温90min；d.加入30% 双氧水，搅拌8min后过滤；用5% HCl溶液和水溶液洗涤过滤产物至滤液中无硫酸根；e. 然后用水将过滤产物分散，用离心机以2000r/min进行离心分离，获得氧化石墨烯;放入70℃真空干燥箱中干燥，备用；（2）石墨烯制备：将干燥后的氧化石墨烯分散到糠醇中，升温至85℃，超声分散1.5h, 形成均一的浓度为8mg/ml氧化石墨烯-糠醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯导电泡沫，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：泡沫基体5‑20%、硝酸钠1‑2%、浓硫酸80‑90%、石墨1‑1.5%、高锰酸钾6‑10%、30%双氧水5‑7%、粘结剂1‑5%、还原剂6‑10%、5% HCl溶液25‑35%、糠醇15‑35%、草酸1‑10%。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯导电泡沫，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：泡沫基体5-20%、硝酸钠1-2%、浓硫酸80-90%、石墨1-1.5%、高锰酸钾6-10%、30%双氧水5-7%、粘结剂1-5%、还原剂6-10%、5% HCl溶液25-35%、糠醇15-35%、草酸1-10%。2.根据权利要求1所述的石墨烯导电泡沫，其特征在于：所述泡沫基体为聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫或聚丙烯泡沫中的任意一种。3.根据权利要求1所述的石墨烯导电泡沫，其特征在于：所述泡沫基体为聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫由以下质量份数的成分组成：聚酯多元醇40-50份、异氰酸酯40-50份、胺催化剂0.5-0.75份、抗氧化剂0.1-0.2份、硅油0.5-0.7份、去离子水4-6份、聚氨酯交联剂1-2份。4.一种如权利要求1-3任一项所述的石墨烯导电泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备氧化石墨烯a. 将所述硝酸钠加入所述浓硫酸中混合搅拌均匀，作为反应液，再将所述石墨加入所述反应液中；b.在所述反应液中分次加入所述高锰酸钾，控制温度为20-30℃，以40-50r/min搅拌30-40min；升温至35-40℃，保温65-95min；c.对所述反应液边搅拌边加入水，搅拌速度为60-80r/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：任新年，
申请(专利权)人：温州乐发教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33