一种复合物及其制备方法以及一种高分子材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含碳纳米结构的复合物，含有石墨烯、无定形碳和非碳非氧元素；所述非碳非氧元素占复合物的0.5wt％～6wt％。本发明专利技术通过控制复合物中非碳非氧元素含量，获得了优异的远红外效果和抗菌抑菌效果，其远红外性能的法向发射率达到0.85以上，抑菌率达到95％以上。同时，本发明专利技术公开的含有碳纳米结构的复合物，在加入量较低的情况下，应用于高分子材料中，对高分子材料进行改性，不需对其进行前期改性和活化处理，就可以实现带来显著的远红外性能和抗菌杀菌性能。

Compound and preparation method thereof, and polymer material and preparation method thereof

The invention provides a compound containing carbon nano structure, which comprises a graphene, an amorphous carbon and a non carbon non oxygen element. The non carbon and oxygen element accounts for 0.5wt% to 6wt% of the complex. The invention is controlled by complex non carbon non oxygen content, the effect of far infrared and excellent antibacterial effect, the performance of the method to the far infrared emission rate reached more than 0.85, the inhibition rate reached more than 95%. At the same time, containing a compound of carbon nano structure in the invention discloses, in addition to lower case, used in the polymer materials, the polymer material was modified without the pre modification and activation treatment, can achieve significant performance and antibacterial properties of far infrared.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种复合物及其制备方法以及一种高分子材料及其制备方法。
技术介绍
纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子(非碳原子)组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球及石墨烯。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的材料。石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm2/V·s，超过纳米碳管或硅晶体；石墨烯的电阻率只有10-8Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。由于石墨烯具有透明性好，电阻率小，电子迁移速度快等优点，可用来制造透明触控屏幕、光板、以及太阳能电池。目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、热解外延生长法等，其中，化学气相沉积法制备石墨烯简单易行，可以得到大面积高质量的石墨烯。现有技术虽然有用生物质原料制备石墨烯的记载，但是都偏重于得到纯度较高的石墨烯，并且偏向于石墨烯的sp2杂化程度比较高、片层薄、导电率高的特点，并且现有技术中，对于石墨烯的技术认知为石墨烯纯度越高越好。另一方面，利用现有技术的制备方法制备得到的石墨烯，在应用中，尤其是将其引入高分子材料，对高分子材料进行改性的应用中，为了使其和高分子材料更好的结合，一般需要对石墨烯进行前期改性或活化等处理，使石墨烯表面具有足够的活性官能团或者能够使石墨烯更好的与高分子材料进行复合，以实现石墨烯能够带来的特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种复合物及其制备方法以及一种高分子材料及其制备方法，制备的复合物具有优异的远红外效果和抗菌抑菌效果。本专利技术提供了一种含碳纳米结构的复合物，含有石墨烯、无定形碳和非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素含量为复合物的0.5wt％～6wt％。优选的，所述非碳非氧元素还包括P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S和Co中的任意一种或多种。优选的，所述非碳非氧元素以单质和/或化合物的形式存在。优选的，所述非碳非氧元素以单质、氧化物或碳化物中的任意1种或几种的形式吸附在碳纳米结构的表面或内部。优选的，所述复合物中碳元素含量≥80wt％。优选的，所述非碳非氧元素占复合物的1.5wt％～5wt％。优选的，所述石墨烯具有厚度在100nm以下的碳的六元环蜂窝状片层结构。本专利技术还提供了一种含碳纳米结构的复合物的制备方法，包括：(1)在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到前驱体；(2)在保护性气体的条件下，将所述前驱体在140℃～180℃保温1.5h～2.5h，得到第一中间体；(3)在保护性气体的条件下，将所述第一中间体升温至350℃～450℃保温3h～4h，得到第二中间体；(4)在保护性气体的条件下，将所述第二中间体升温至1100℃～1300℃保温2h～4h，得到第三中间体；(5)将所述第三中间体依次碱洗、酸洗、水洗，得到复合物；所述步骤(3)、(4)中的升温速率为14℃/min～18℃/min。本专利技术还提供了一种高分子材料，包括上述复合物，或上述制备方法制备得到的复合物。本专利技术还提供了一种高分子材料的制备方法，包括：将上述复合物，或上述制备方法制备得到的复合物直接与高分子原材料进行复合，无需对所述复合物进行活化或改性；所述高分子原材料为橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料中的任意一种或多种。本专利技术还提供了上述高分子材料在针织、床上用品、家居、汽车制品、家具、管材、型材、服装领域的应用。与现有技术相比，本专利技术提供了一种含碳纳米结构的复合物，含有石墨烯、无定形碳和非碳非氧元素；所述非碳非氧元素占复合物的0.5wt％～6wt％。本专利技术通过控制复合物中非碳非氧元素含量，获得了优异的远红外效果和抗菌抑菌效果，其远红外性能的法向发射率达到0.85以上，抑菌率达到95％以上。同时，本专利技术公开的含有碳纳米结构的复合物，在加入量较低的情况下，应用于高分子材料中，对高分子材料进行改性，不需对其进行前期改性和活化处理，就可以实现带来显著的远红外性能和抗菌杀菌性能。既克服了现有技术中需要对石墨烯进行纯化，并且纯度越高效果越好的技术偏见；又克服了现有技术中，将石墨烯引入高分子材料中时，必须将石墨烯进行前处理，例如活化、改性等等的技术难题。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的含有碳纳米结构的复合物的透射电镜图；图2是本专利技术实施例2制备的含有碳纳米结构的复合物的透射电镜图；图3是本专利技术实施例3制备的含有碳纳米结构的复合物的透射电镜图。具体实施方式本专利技术提供了一种含碳纳米结构的复合物，所述复合物含有石墨烯、无定形碳和非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素含量为复合物的0.5wt％～6wt％。本专利技术通过控制复合物中非碳非氧元素含量，获得了优异的远红外效果和抗菌抑菌效果，其远红外性能的法向发射率达到0.85以上，抑菌率达到95％以上。同时，本专利技术公开的含有碳纳米结构的复合物，在加入量较低的情况下，应用于高分子材料中，对高分子材料进行改性，不需对其进行前期改性和活化处理，就可以实现带来显著的远红外性能和抗菌杀菌性能。既克服了现有技术中需要对石墨烯进行纯化，并且纯度越高效果越好的技术偏见；又克服了现有技术中，将石墨烯引入高分子材料中时，必须将石墨烯进行前处理，例如活化、改性等等的技术难题。本专利技术提供了一种含碳纳米结构的复合物，所述复合物含有石墨烯、无定形碳和非碳非氧元素；其中，所述非碳非氧元素占复合物的0.5wt％～6wt％，优选占1.5wt％～5wt％，更优选为2wt％～5wt％，进一步优选为2.3wt％～4.5wt％；在本专利技术的某些具体实施例中，所述非碳非氧元素的含量为0.7wt％、1.1wt％、1.3wt％、1.6wt％、2wt％、2.8wt％、3.5wt％、4.2wt％、5.3wt％或5.8wt％。所述复合物中的非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；优选还包括P、Ca、Na、Ni、Mn、K、Mg、Cr、S或Co中的任意一种或多种；所述非碳非氧元素以单质、化合物中的任意1种或至少2种的组合的形式存在。所述化合物典型但非限制性的包括碳化物、氧化物等。本专利技术提供的碳纳米结构中，除了碳元素和氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含碳纳米结构的复合物，其特征在于，所述复合物含有石墨烯、无定形碳和非碳非氧元素；所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；所述非碳非氧元素含量为复合物的0.5wt％～6wt％。

【技术特征摘要】
1.一种含碳纳米结构的复合物，其特征在于，所述复合物含有石墨烯、无定形碳和非碳
非氧元素；
所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素；
所述非碳非氧元素含量为复合物的0.5wt％～6wt％。
2.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述非碳非氧元素还包括P、Ca、Na、Ni、
Mn、K、Mg、Cr、S和Co中的任意一种或多种。
3.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，所述非碳非氧元素以单质和/或化合物
的形式存在。
4.根据权利要求3所述的复合物，其特征在于，所述非碳非氧元素以单质、氧化物或碳
化物中的任意1种或几种的形式吸附在碳纳米结构的表面或内部。
5.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述复合物中碳元素含量≥80wt％。
6.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述非碳非氧元素占复合物的1.5wt％
～5wt％。
7.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，所述石墨烯具有厚度在100nm以下的碳
的六元环蜂窝状片层结构。
8.一种含碳纳米结构的复合物的制备方法，包括：
(1)在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：营口圣泉高科材料有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21