一种高导电性碳纳米管/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导电性碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备的方法。该方法是将氧化石墨烯与碳纳米管混合、分散，并添加还原剂将氧化石墨烯还原，冻干燥制备出碳纳米管/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/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苯乙烯具有更高的强度，并具有较高的导电性能。

A highly conductive carbon nanotube / graphene aerogel / polystyrene composite and its preparation method

The invention discloses a method for preparing a high conductivity carbon nanotube / graphene aerogel / polystyrene composite material. This method is oxidation of graphene and carbon nanotubes mixed and dispersed, and adding reductant to graphene oxide reduction, freeze drying preparation of carbon nanotubes / graphene aerogel; then the mixture by vacuum assisted impregnation method containing styrene monomer is filled into gaps of the aerogel, and by in situ polymerization carbon nanotubes / graphene / polystyrene composite materials, finally 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 styrene with higher strength, conductivity and high.

【技术实现步骤摘要】
一种高导电性碳纳米管/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/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法，所制备的碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料可用作导电的高强度复合材料领域。
技术介绍
具有较高导电聚合物基材料在电子设备、传感器、执行器和电磁屏蔽等领域具有广泛的应用。石墨烯具有二维、共轭蜂窝网状结构，显示了很多独特的性能，如巨大的电子迁移率、高导热性、良好的机械性能以及大的比表面积等。石墨烯最有应用前途之一是作为填充材料添加到聚合物基体中制成复合材料，聚合物本身具有较低的负载，因此，石墨烯能明显提高聚合物的电性能，这一特点备受关注。然而，由于石墨烯易聚集，且在石墨烯片层之间产生较高的接触电阻，因此，复合材料的性能增强是有限的，而且远远低于预期，要发展高导电石墨烯/聚合物复合材料仍具有巨大的挑战性。为了提高石墨烯在聚合中的导电性，首先要解决其在聚合物中的分散性。石墨烯气凝胶具有三维网络结构、高比表面和较低密度的多孔纳米材料，在聚合物基体中三维互联石墨烯网络结构为高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导电性碳纳米管/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/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、向S1‑2制备得到的分散液中加入还原剂抗坏血酸，搅拌均匀，在65～90℃下密封6～8h，得到碳纳米管/石墨烯水凝胶；S1‑4、将上述水凝胶先置于去离子水中浸泡2～3天，再用无水乙醇浸泡2～3天,然后分装到称量瓶中并置于冰箱中预冷冻11～13h，将预冷冻好的凝胶放在冷冻干...

【技术特征摘要】
1.一种高导电性碳纳米管/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/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、向S1-2制备得到的分散液中加入还原剂抗坏血酸，搅拌均匀，在65～90℃下密封6～8h，得到碳纳米管/石墨烯水凝胶；S1-4、将上述水凝胶先置于去离子水中浸泡2～3天，再用无水乙醇浸泡2～3天,然后分装到称量瓶中并置于冰箱中预冷冻11～13h，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/石墨烯气凝胶；S2、碳纳米管/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/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/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料；S3、碳纳米管/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/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/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...

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