一种基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯及其制备方法和应用。通过在石墨烯纳米片间隙之间原位生长Ag纳米颗粒修饰石墨烯，之后将石墨烯/Ag和聚偏二氟乙烯混合热压制备纳米复合材料，该纳米复合材料的热导率高于纯聚偏二氟乙烯和石墨烯/Ag。该复合材料制备方法简单、所需导热填料较少且填料比表面积大、导热性能增强明显、成本低廉，有望为锂电池及电子元件在实际应用中的散热问题提供一个潜在的解决方案。个潜在的解决方案。个潜在的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物复合材料制备
，具体涉及一种基于银修饰石墨烯改性聚偏二氟乙烯制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着全球汽车销量的增加和化石能源的消耗，汽车尾气排放已成为空气污染的最大贡献者之一。因此发展无尾气排放的新能源汽车产业迫在眉睫。锂电池是一种清洁能源，被认为是一种很有前景的化石能源替代品。聚偏二氟乙烯(聚偏二氟乙烯)是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物，其可通过1，1
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二氟乙烯的聚合反应合成，具有较高的电化学稳定性、热稳定性和良好的电解液亲和性，主要在锂电池中搭配NMP(N
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甲基吡咯烷酮)溶剂作为正极粘结剂，同时也适用于锂电池隔膜涂覆。清洁能源的推广使得锂电池的需求远超预期，随着电池组容量和体积的增大，电池在工作时产生的热量容易导致其工作环境温度上升，实际使用中必须考虑热量的累积，这对热管理材料的导热性能要求越来越高。
[0003]因此制备具有高导热性的聚偏二氟乙烯聚合物复合材料迫在眉睫。近年来氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、二氧化硅(SiO2)以及铁(Fe)、银(Ag)等金属材料被用作填料以提高聚合物的导热性。此外碳材料填料如石墨、碳纳米管(CNTs)、石墨烯等填充在聚合物中可以获得较高的导热系数而引起了极大的关注。其中单层或薄层石墨烯的热导率较高甚至高达5000W/(mK)。因此石墨烯被认为是提高聚合物复合材料热导率的有前景的填料。此外，将氧化石墨烯和聚偏二氟乙烯混合制备还原氧化石墨烯/聚偏二氟乙烯(rGO
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聚偏二氟乙烯)复合膜，还原氧化石墨烯的加入显著提高了聚偏二氟乙烯的拉伸强度和热导率。银在常见金属中表现出最高的热导率，研究发现负载银纳米颗粒的石墨烯可以进一步提高聚合物的热导率。并且在氧化石墨烯表面引入银纳米颗粒可以有效防止氧化石墨烯的聚集，银纳米颗粒也可以作为氧化石墨烯薄片的间隔物以保持石墨烯的少层结构。同时，银纳米颗粒可以作为氧化石墨烯片之间的导热通道，显著提高了聚合物纳米复合材料的导热性。
[0004]然而在以往的工作中，作为填料多为氧化石墨烯，通常使用 Hummers法制备氧化石墨烯，其需要消耗大量浓硫酸导致环境污染。而且在还原氧化石墨烯上负载银纳米颗粒通常需要加热和较长的反应时间，部分工作中在制备石墨烯/金属填料时需要分为两部分，一部分为还原金属离子得到金属颗粒，另一部分为充分还原氧化石墨烯以减少缺陷，工作流程繁琐、耗时较长。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种制备方法简便、环保的聚合物复合材料。本专利技术采用“一锅法”原位还原银离子制备“点
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平面”结构的石墨烯/银(石墨烯/Ag)填料，反应过程简单、快速，同时减少对环境的污染。石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯是我们合成的一种具有高导热性聚合物复合材料。
[0006]所述的石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯，其特征在于通过在石墨烯纳米片间隙之间原位生长银纳米颗粒，其中硼氢化钠作为还原剂制备银纳米颗粒改性石墨烯。此外银纳米颗粒可用作石墨烯片层之间的间隔物，以保持石墨烯的高比表面积。
[0007]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
[0008]1)在室温下将石墨烯充分分散在去离子水中，依次加入硝酸银溶液与硼氢化钠溶液并在加入后充分搅拌。最后将混合液过滤、洗涤并干燥后得到石墨烯/Ag复合填料。
[0009]2)将石墨烯/Ag复合填料分散在含有聚偏二氟乙烯的N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，充分分散后高温固化，最后热压成型石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料。
[0010]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤1)其特征在于石墨烯分散过程中应用高速振荡器协助分散，在高速振荡器中分散后再使用超声分散。最大程度上减少超声对石墨烯片层大小破坏。
[0011]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤1)其特征在于加入硼氢化钠溶液前应将石墨烯水性分散液与硝酸银溶液充分搅拌，因硼氢化钠易与水反应，故在制备硼氢化钠溶液时应在冰水浴中低温制备且适量加入硼氢化钠。加入硼氢化钠溶液后搅拌，最后将混合液、洗涤并干燥后得到石墨烯/Ag复合填料。
[0012]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤2)将聚偏二氟乙烯溶解于DMF溶液中时，溶解过程需将聚偏二氟乙烯分批加入。
[0013]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤2)将其特征在于将石墨烯/Ag复合填料加入聚偏二氟乙烯和DMF溶液中得到混合液。
[0014]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤2)其特征在于将混合液均匀涂抹在铝合金板上并在高温下固化得到纳米复合材料薄片。
[0015]所述具有高导热石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤2)将纳米复合材料薄片修剪为若干圆形薄片。将圆形薄片重叠放入模具中，通过热压工艺在高温下热压成型得到更厚的圆片。
[0016]所述的银修饰石墨烯增强聚偏二氟乙烯的应用，其应用于聚合物导热体系。
[0017]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0018]1)本专利技术直接采用石墨烯为基底材料，相比使用氧化石墨烯为基底材料，在制备流程上更为简便，更加绿色环保。且原料便宜、生产成本低廉。
[0019]2)本专利技术使用石墨烯、硝酸银和聚偏二氟乙烯为原料使用一步法直接负载得到石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料。该材料热导率较高具有比较广阔的产业化前景。
附图说明
[0020]图1为石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料制备示意图
[0021]图2为石墨烯/Ag的XRD
[0022]图3为石墨烯/Ag的SEM
[0023]图4为石墨烯/Ag的TEM
[0024]图5为石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料实物图
[0025][0026]图6为石墨烯/Ag
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聚偏二氟乙烯纳米复合材料红外热成像。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：
[0028]实施例1
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3说明的是不同银含量修饰石墨烯用于增强聚偏二氟乙烯的制备方法。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯，其特征在于，其是在石墨烯上负载银纳米颗粒改性聚的偏二氟乙烯。2.根据权利要求1所述的基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯，其特征在于，所述聚偏二氟乙烯质量含量为80％～99％。3.根据权利要求1所述的基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯，其特征在于，所述银修饰石墨烯质量含量在1％～20％。4.一种权利要求1所述基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在室温下将石墨烯充分分散在去离子水中，依次加入硝酸银溶液与硼氢化钠溶液，并在加入后充分搅拌；(2)然后将混合液过滤、洗涤并干燥后得到石墨烯/银复合填料；(3)将复合填料分散在含有聚偏二氟乙烯的N，N
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二甲基甲酰胺溶液中，充分分散后高温固化，最后热压成型。5.根据权利要求4所述的基于银修饰的石墨烯改性聚偏二氟乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的石墨烯分散过程中应用高速振荡器协助分散，在高速振荡器中分散后再使用超声分散。6.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛昌杰，柏家奇，徐兆生，汪徐春，王传虎，叶坤，周化光，陈京帅，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：