一种耐热石墨烯材料的制备方法技术

一种耐热石墨烯材料的制备方法，原料为：石墨、酚醛树脂、丙硫醇、硫化异丁烯、含氢硅油、聚四氟乙烯、轻质碳酸钙、氧化锌、纳米二氧化钛、丙三醇、PP、硬脂酸钡、SMA、MDI和抗氧剂，混合均匀、造粒后固化即得；原料来源广泛，耐热耐高温，成本低廉，邵氏硬度100‑150；各个组分之间具有协同作用，断裂伸长率高达600‑800%，拉伸强度200‑400MPa；压缩永久变形性好，能量密度高，导电性好，维卡软化点150‑170℃；高效节能，可以精确制备，各个组分之间产生协同作用，悬臂梁冲击强度160‑180J/m，使用方便，导热性好，工艺简单，可以广泛使用。

Preparation of a heat-resistant graphene material

A preparation method of heat-resistant graphene material is described. The raw materials are graphite, phenolic resin, propanethiol, isobutylene sulfide, hydrogenated silicone oil, polytetrafluoroethylene, light calcium carbonate, zinc oxide, nanometer titanium dioxide, glycerol, PP, barium stearate, SMA, MDI and antioxidant, which are mixed evenly and solidified after granulation. Wide range of sources, heat resistance, high temperature resistance, low cost, Shaw hardness 100 150; There is synergy between the various components, elongation at break as high as 600 800%, tensile strength 200 400 MPa; Good compression permanent deformation, high energy density, good electrical conductivity, Vicat softening point 150 170; high efficiency and energy saving, can be accurately prepared, each of them. The impact strength of the cantilever beam is 160 180 J / m. It is easy to use, has good thermal conductivity, simple process and can be widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种耐热石墨烯材料的制备方法
本专利技术涉及石墨烯材料，尤其涉及一种耐热石墨烯材料的制备方法。
技术介绍
石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V·s），这一数值超过了硅材料的10倍，是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟（InSb）的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/（V·s）。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm2/（V·s）左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。石墨烯中的载流子遵循一种特殊的量子隧道效应，在碰到杂质时不会产生背散射，这是石墨烯局域超强导电性以及很高的载流子迁移率的原因。石墨烯中的电子和光子均没有静止质量，他们的速度是和动能没有关系的常数。石墨烯是一种零距离半导体，因为它的传导和价带在狄拉克点相遇。在狄拉克点的六个位置动量空间的边缘布里渊区分为两组等效的三份。相比之下，传统半导体的主要点通常为Γ，动量为零。石墨烯可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下，目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性；石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点，又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz，超过同等尺度的硅晶体管。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。此外，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。当入射光的强度超过某一临界值时，石墨烯对其的吸收会达到饱和。这些特性可以使得石墨烯可以用来做被动锁模激光器。这种独特的吸收可能成为饱和时输入光强超过一个阈值，这称为饱和影响，石墨烯可饱和容易下可见强有力的激励近红外地区，由于环球光学吸收和零带隙。由于这种特殊性质，石墨烯具有广泛应用在超快光子学。石墨烯/氧化石墨烯层的光学响应可以调谐电。更密集的激光照明下，石墨烯可能拥有一个非线性相移的光学非线性克尔效应。
技术实现思路
本专利技术提供一种耐热石墨烯材料的制备方法，解决现有石墨烯材料成本高昂、压缩永久变形差、断裂伸长率低和硬度低等技术问题。本专利技术采用以下技术方案：一种耐热石墨烯材料的制备方法，步骤为：第一步：按照组份的质量份数配比称取石墨100份、酚醛树脂35-55份、丙硫醇5-25份、硫化异丁烯2-6份、含氢硅油10-20份、聚四氟乙烯1-5份、轻质碳酸钙1-5份、氧化锌15-35份、纳米二氧化钛8-16份、丙三醇5-9份、PP5-9份、硬脂酸钡1.5-5.5份、SMA20-60份、MDI40-60份、抗氧剂2-6份；第二步：将石墨、氧化锌和PP投入研磨机中研磨20-60min，过200-300目筛后投入烘箱中干燥15-35min，再与酚醛树脂、丙硫醇、硫化异丁烯和聚四氟乙烯一起投入带有温度计、加热装置和搅拌装置的反应釜中，升温至60-80℃，搅拌20-40min，搅拌速度90-110r/min；第三步：加入轻质碳酸钙、丙三醇、硬脂酸钡和SMA，升温至80-100℃，恒温反应50-70min，搅拌均匀后投入挤出机中挤出造粒；第四步：再加入剩余原料，200-300℃下混合70-90min后固化，固化后静置冷却即得。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：石墨100份、酚醛树脂35份、丙硫醇5份、硫化异丁烯2份、含氢硅油10份、聚四氟乙烯1份、轻质碳酸钙1份、氧化锌15份、纳米二氧化钛8份、丙三醇5份、PP5份、硬脂酸钡1.5份、SMA20份、MDI40份、抗氧剂2份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：石墨100份、酚醛树脂55份、丙硫醇25份、硫化异丁烯6份、含氢硅油20份、聚四氟乙烯5份、轻质碳酸钙5份、氧化锌35份、纳米二氧化钛16份、丙三醇9份、PP9份、硬脂酸钡5.5份、SMA60份、MDI60份、抗氧剂6份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：石墨100份、酚醛树脂45份、丙硫醇15份、硫化异丁烯4份、含氢硅油15份、聚四氟乙烯3份、轻质碳酸钙3份、氧化锌25份、纳米二氧化钛12份、丙三醇7份、PP7份、硬脂酸钡3.5份、SMA40份、MDI50份、抗氧剂4份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述抗氧剂采用DNP。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第二步中的烘箱烘干温度为60-80℃。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第三步中挤出机温度为90-110℃，150-170℃，220-240℃。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第四步中的混合速度为3000-7000r/min。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第四步中的固化温度为500-900℃，固化时间为10-30min。本专利技术所述一种耐热石墨烯材料的制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、原料来源广泛，耐热耐高温，成本低廉，邵氏硬度100-150；2、各个组分之间具有协同作用，断裂伸长率高达600-800%，拉伸强度200-400MPa；3、压缩永久变形性好，能量密度高，导电性好，维卡软化点150-170℃；4、高效节能，可以精确制备，各个组分之间产生协同作用，悬臂梁冲击强度160-180J/m，使用方便，导热性好，工艺简单，可以广泛使用。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明：实施例1：第一步：按质量份数配比称取：石墨100份、酚醛树脂35份、丙硫醇5份、硫化异丁烯2份、含氢硅油10份、聚四氟乙烯1份、轻质碳酸钙1份、氧化锌15份、纳米二氧化钛8份、丙三醇5份、PP5份、硬脂酸钡1.5份、SMA20份、MDI40份、抗氧剂DNP2份。第二步：将石墨、氧化锌和PP投入研磨机中研磨20min，过200目筛后投入烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热石墨烯材料的制备方法，其特征在于步骤为：第一步：按照组份的质量份数配比称取石墨100份、酚醛树脂35‑55份、丙硫醇5‑25份、硫化异丁烯2‑6份、含氢硅油10‑20份、聚四氟乙烯1‑5份、轻质碳酸钙1‑5份、氧化锌15‑35份、纳米二氧化钛8‑16份、丙三醇5‑9份、PP5‑9份、硬脂酸钡1.5‑5.5份、SMA20‑60份、MDI40‑60份、抗氧剂2‑6份；第二步：将石墨、氧化锌和PP投入研磨机中研磨20‑60min，过200‑300目筛后投入烘箱中干燥15‑35min，再与酚醛树脂、丙硫醇、硫化异丁烯和聚四氟乙烯一起投入带有温度计、加热装置和搅拌装置的反应釜中，升温至60‑80℃，搅拌20‑40min，搅拌速度90‑110 r/min；第三步：加入轻质碳酸钙、丙三醇、硬脂酸钡和SMA，升温至80‑100℃，恒温反应50‑70min，搅拌均匀后投入挤出机中挤出造粒；第四步：再加入剩余原料，200‑300℃下混合70‑90min后固化，固化后静置冷却即得。

【技术特征摘要】
1.一种耐热石墨烯材料的制备方法，其特征在于步骤为：第一步：按照组份的质量份数配比称取石墨100份、酚醛树脂35-55份、丙硫醇5-25份、硫化异丁烯2-6份、含氢硅油10-20份、聚四氟乙烯1-5份、轻质碳酸钙1-5份、氧化锌15-35份、纳米二氧化钛8-16份、丙三醇5-9份、PP5-9份、硬脂酸钡1.5-5.5份、SMA20-60份、MDI40-60份、抗氧剂2-6份；第二步：将石墨、氧化锌和PP投入研磨机中研磨20-60min，过200-300目筛后投入烘箱中干燥15-35min，再与酚醛树脂、丙硫醇、硫化异丁烯和聚四氟乙烯一起投入带有温度计、加热装置和搅拌装置的反应釜中，升温至60-80℃，搅拌20-40min，搅拌速度90-110r/min；第三步：加入轻质碳酸钙、丙三醇、硬脂酸钡和SMA，升温至80-100℃，恒温反应50-70min，搅拌均匀后投入挤出机中挤出造粒；第四步：再加入剩余原料，200-300℃下混合70-90min后固化，固化后静置冷却即得。2.根据权利要求1所述的耐热石墨烯材料的制备方法，其特征在于：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：石墨100份、酚醛树脂35份、丙硫醇5份、硫化异丁烯2份、含氢硅油10份、聚四氟乙烯1份、轻质碳酸钙1份、氧化锌15份、纳米二氧化钛8份、丙三醇5份、PP5份、硬脂酸钡1.5份、SMA20份、MDI40份、抗氧剂2份。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，夏英，
申请(专利权)人：苏州牛麦田新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32