一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备的方法。该方法首先通过改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液，将制备的氧化石墨烯与碳纳米管混合、冷冻干燥制备出碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶；然后通过真空辅助浸渍的方式将含有苯乙烯单体的混合物填充到气凝胶的空隙中，并通过原位聚合反应得到碳纳米管/氧化石墨烯/聚苯乙烯复合材料，最后对所制得的复合材料进行热处理。本发明专利技术工艺简单，过程绿色环保，得到的骨架气凝胶具有低密度、高孔隙率等优点，与聚苯乙烯复合以后得到的复合材料比纯聚苯乙烯具有更高的强度和模量。

High performance carbon nanotube / graphene oxide aerogel / polystyrene composite material and preparation method thereof

The invention discloses a method for preparing a high-performance carbon nanotube / graphene oxide aerogel / polystyrene composite material. Firstly, using the improved Hummers method for preparing graphene oxide suspension, the preparation of graphene oxide and carbon nanotubes were prepared by freeze drying and mixing of carbon nanotubes / graphene oxide aerogel; then the mixture by vacuum assisted impregnation method containing styrene monomer is filled into gaps of the aerogel. And by in situ polymerization of carbon nanotubes / graphene oxide / polystyrene composite materials, final heat treatment of the prepared composite material. The invention has the advantages of simple process, the process of green environmental protection, the aerogel skeleton has the advantages of low density, high porosity, and the composite polystyrene composite later than pure polystyrene has higher strength and modulus.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于纳米多孔材料——碳气凝胶
，同时也属于先进功能复合材料领域，具体涉及一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法，所述的碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料具有较高的力学性能。
技术介绍
气凝胶是具有三维网状结构、高比表面和较低密度的多孔纳米材料，不仅可以被看作是一种特殊的功能材料，比如纳米骨架，而且可以看作是新的物质状态，如凝聚态的特性。因此气凝胶展现出了独特的属性，如超低热导率、超低模量、超低声波速度、超低折射率、超低介电常数和超低音速度等特点，在很多领域有着广泛的应用。石墨烯气凝胶是近几年探究最多的一种气凝胶，它具备独特性能，广泛应用于催化剂载体、吸附材料、储氢材料及其电极材料等，将石墨烯与其它材料复合制备成气凝胶的研究和专利技术专利相继报道，制备的复合气凝胶应用于多个领域。CN104558998A公开了一种石墨烯/聚酰亚胺基碳气凝胶的制备方法，其方法是将石墨烯与聚酰亚胺混合冷冻干燥得到的气凝胶再进行高温碳化制备了石墨烯/聚酰亚胺基碳气凝胶，主要用作催化载体、储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶的制备S1‑1、采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液；S1‑2、分别称取碳纳米管和步骤S1‑1制备的氧化石墨烯悬浮液置于容器中，超声分散3～4h，使得碳纳米管和氧化石墨烯分散均匀，得分散液；S1‑3、将上述分散液分装到称量瓶中并置于冰箱中预冷冻11～13h，然后将预冷冻好的凝胶放在冷冻干燥机中冷冻干燥36～60h得到碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶；S2、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备S2‑1、将苯乙烯单体和偶氮二异丁氰引发剂混合并搅拌均匀，得预...

【技术特征摘要】
1.一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶的制备S1-1、采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液；S1-2、分别称取碳纳米管和步骤S1-1制备的氧化石墨烯悬浮液置于容器中，超声分散3～4h，使得碳纳米管和氧化石墨烯分散均匀，得分散液；S1-3、将上述分散液分装到称量瓶中并置于冰箱中预冷冻11～13h，然后将预冷冻好的凝胶放在冷冻干燥机中冷冻干燥36～60h得到碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶；S2、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备S2-1、将苯乙烯单体和偶氮二异丁氰引发剂混合并搅拌均匀，得预聚体混合液；S2-2、将步骤S2-1制备的预聚体混合液滴加到步骤S1制备的气凝胶中，通过真空辅助浸渍的方式，使气凝胶的空隙全部被上述混合物填满；S2-3、对填好预聚体混合液的气凝胶升温，使碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶与苯乙烯单体进行原位聚合反应，反应后即可得到碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料；S3、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的热处理将步骤S2制备的碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料放入模具中，加热到聚苯乙烯的玻璃化转变温度，然后加压，压缩复合材料高度的10％，自然冷却到室温。2.根据权利要求1所述碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-1中采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液的具体步骤如下：S1-11、将石墨、硝酸钠混入装有浓硫酸的容器中，在冰浴中机械搅拌0.5～1h，然后加入高锰酸钾，在冰浴中继续搅拌2-2.5h，把水浴温度升到25～35℃，持续搅拌10～14小时，分两次缓慢加入去离子水，然后再加入过氧化氢溶液，最后超声剥离30～60min，得到氧化石墨烯混合物；S1-12、将盐酸溶液加入到步骤S1-11制备的混合物中，机械离心15～30min，然后再用去离子水洗涤，直至离心后的上清液为中性，最后将下层沉淀的氧化石墨烯配置成氧化石墨烯悬浮液。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓茹，宋国君，彭智，杨超，丛龙亮，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37