一种石墨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石墨烯复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25‑29重量份、1‑乙基‑3‑甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5‑9重量份、硫酸镍32‑36重量份、乙腈2‑6重量份、聚乙烯醇38‑42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7‑9重量份、淀粉‑聚丙烯酸接枝共聚物16‑22重量份、聚丙烯酸‑丙烯腈7‑9重量份、高锰酸钾20‑24重量份、碳化钨3‑5重量份、高强度碳纤维4‑6重量份。本发明专利技术产率高，无污染，实现均匀的石墨化，提高了石墨化程度，具备优良的超导电性能、散热性能，超强的韧性，质量轻，耐高温、阻燃，抗氧化，耐酸碱，抗机械损伤等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及碳材料
，特别涉及一种石墨烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为"黑金"，是"新材料之王"，科学家甚至预言石墨烯将"彻底改变21世纪"。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。本专利技术提供了一种石墨烯复合材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：提供了一种石墨烯复合材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种石墨烯复合材料，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25-29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5-9重量份、硫酸镍32-36重量份、乙腈2-6重量份、聚乙烯醇38-42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7-9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16-22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7-9重量份、高锰酸钾20-24重量份、碳化钨3-5重量份、高强度碳纤维4-6重量份。进一步地，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5重量份、硫酸镍32重量份、乙腈2重量份、聚乙烯醇38重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7重量份、高锰酸钾20重量份、碳化钨3重量份、高强度碳纤维4重量份。进一步地，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯27重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐7重量份、硫酸镍34重量份、乙腈4重量份、聚乙烯醇40重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物8重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物19重量份、聚丙烯酸-丙烯腈8重量份、高锰酸钾22重量份、碳化钨4重量份、高强度碳纤维5重量份。进一步地，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐9重量份、硫酸镍36重量份、乙腈6重量份、聚乙烯醇42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈9重量份、高锰酸钾24重量份、碳化钨5重量份、高强度碳纤维6重量份。本专利技术还提供一种石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将石墨烯、聚碳酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、硫酸镍置于密闭反应容器中，在80-100℃下磁力搅拌反应8-12h，减压、抽滤、洗涤后，将过虑物真空干燥、研磨；（2）将步骤（1）中干燥后的产物与硫酸镍、乙腈均匀分散于去离子水中，按照升温速率为10-12℃/min水浴加热至温度为85-95℃，恒温保持12-14h，过滤、洗涤后得到石墨烯初品；（3）将得到的石墨烯初品转移至烧杯中，依次加入聚乙烯醇、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物、高锰酸钾，在1-3℃条件下磁力搅拌反应6-8h，然后升温至35-45℃磁力搅拌反应0.5-1h，将反应后的悬浊液分离提纯，喷雾干燥即为氧化石墨烯；（4）将步骤（3）制得的氧化石墨烯和磁性钢针研磨体，放入密闭的研磨容器中，将研磨容器置入具有对面分布形成的筒状变换磁场空间内，进行剥离36-40h，剥离后制得石墨纳米微片-石墨烯的混合物干粉；（5）将步骤（4）制得的石墨纳米微片-石墨烯的混合物干粉分离钢针，经过沉降、离心分离后，制得高纯度的石墨烯透明悬浮液；（6）将淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物、聚丙烯酸-丙烯腈、碳化钨、高强度碳纤维分别进行研磨备用，达到粒度为200目；（7）将步骤（6）研磨后的各原料置于混合机中，控制温度为120-130℃，高速混合10-20min，得到混合料；（8）将混合料与步骤（5）制得的高纯度的石墨烯透明悬浮液掺混后置于双螺杆挤出机挤出，造粒；（9）将步骤（8）的颗粒置于烘干机中，烘干温度为95-105℃，烘干时间为2h，制得一种石墨烯复合材料。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种石墨烯复合材料及其制备方法，组分配制合理，制备工艺简单，得到的石墨烯复合材料产率高，本专利技术工艺没有采用强酸或氧化剂等对环境污染严重的原料，通过离子交换、螯合、吸附等作用，实现均匀的石墨化，提高了石墨化程度，同时，本专利技术制备的石墨烯复合材料具备优良的超导电性能、散热性能，超强的韧性，质量轻，耐高温、阻燃，抗氧化，耐酸碱，抗机械损伤等特性。具体实施方式以下将结合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，为节省说明书撰写篇幅，避免不必要的重复和浪费，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1一种石墨烯复合材料一种石墨烯复合材料，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5重量份、硫酸镍32重量份、乙腈2重量份、聚乙烯醇38重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7重量份、高锰酸钾20重量份、碳化钨3重量份、高强度碳纤维4重量份。实施例2一种石墨烯复合材料一种石墨烯复合材料，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯27重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐7重量份、硫酸镍34重量份、乙腈4重量份、聚乙烯醇40重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物8重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物19重量份、聚丙烯酸-丙烯腈8重量份、高锰酸钾22重量份、碳化钨4重量份、高强度碳纤维5重量份。实施例3一种石墨烯复合材料一种石墨烯复合材料，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐9重量份、硫酸镍36重量份、乙腈6重量份、聚乙烯醇42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈9重量份、高锰酸钾24重量份、碳化钨5重量份、高强度碳纤维6重量份。实施例4一种石墨烯复合材料的制备方法一种石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将石墨烯、聚碳酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、硫酸镍置于密闭反应容器中，在80-100℃下磁力搅拌反应8-12h，减压、抽滤、洗涤后，将过虑物真空干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25‑29重量份、1‑ 乙基 ‑3‑ 甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5‑9重量份、硫酸镍32‑36重量份、乙腈2‑6重量份、聚乙烯醇38‑42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7‑9重量份、淀粉 ‑ 聚丙烯酸接枝共聚物16‑22重量份、聚丙烯酸 ‑ 丙烯腈7‑9重量份、高锰酸钾20‑24重量份、碳化钨3‑5重量份、高强度碳纤维4‑6重量份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25-29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5-9重量份、硫酸镍32-36重量份、乙腈2-6重量份、聚乙烯醇38-42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7-9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16-22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7-9重量份、高锰酸钾20-24重量份、碳化钨3-5重量份、高强度碳纤维4-6重量份。2.根据权利1所述的一种石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯25重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐5重量份、硫酸镍32重量份、乙腈2重量份、聚乙烯醇38重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物7重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物16重量份、聚丙烯酸-丙烯腈7重量份、高锰酸钾20重量份、碳化钨3重量份、高强度碳纤维4重量份。3.根据权利1所述的一种石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯27重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐7重量份、硫酸镍34重量份、乙腈4重量份、聚乙烯醇40重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物8重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物19重量份、聚丙烯酸-丙烯腈8重量份、高锰酸钾22重量份、碳化钨4重量份、高强度碳纤维5重量份。4.根据权利1所述的一种石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、聚碳酸酯29重量份、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐9重量份、硫酸镍36重量份、乙腈6重量份、聚乙烯醇42重量份、纤维素接枝丙烯酰胺聚合物9重量份、淀粉-聚丙烯酸接枝共聚物22重量份、聚丙烯酸-丙烯腈9重量份、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈腊保，
申请(专利权)人：南京汉尔斯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32