【技术实现步骤摘要】
石墨烯增强的聚合物基质复合材料
[0001]本申请是申请日为2015年7月29日、申请号为201580052334.6、专利技术名称为“石墨烯增强的聚合物基质复合材料”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2014年7月30日提交的美国临时申请号62/030,799的优先权,其全部内容通过引用并入本文。
[0004]本专利技术涉及通过将含有良好结晶的石墨颗粒的聚合物复合材料转换为纳米分散的单层或多层石墨烯颗粒的高效率混合方法制备的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,所述复合材料具有多种商业应用。
技术介绍
[0005]聚合物组合物被越来越多地用于许多领域中,这些领域传统上使用其他材料如金属。聚合物具有许多期望的物理性质,并且质轻和价廉。此外,许多聚合物材料可以被制成许多不同的形状和形式,且在其呈现的形式中表现出显著的灵活性,并且可以被用作涂料、分散体、挤出和模塑树脂、糊剂、粉剂等。
[0006]存在期望使用聚合物组合物的多种应用,其需要具有与金属等同的强度性质的材料。然而,相当数量的聚合材料本质上不具有足以用于许多这样的应用的强度。
[0007]石墨烯是由纯碳组成的物质,其中原子以六边形图案排布在紧密堆积的一个原子厚的片材中。这种结构是理解许多碳基材料(包括石墨、大富勒烯、纳米管等)的基础(例如,碳纳米管通常被认为是卷成纳米大小的圆柱体的石墨烯片材)。石墨烯是sp2键合的碳原子的单平面片材。因为片材具有有限的大小并且其他元素可以 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其包含基本上均匀分布在热塑性聚合物基质中的总复合材料重量的约35%至约50%的颗粒,所述颗粒选自石墨微粒、单层石墨烯纳米颗粒、多层石墨烯纳米颗粒及其两种或更多种的混合物,其中:至少50wt%的颗粒包含沿着c
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轴方向的厚度小于50纳米的在所述聚合物中机械剥离的单层和/或多层石墨烯纳米颗粒;并且所述热塑性聚合物选自脂肪族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺及其两种或更多种的混合物,其中所述石墨烯增强的聚合物基质复合材料包含撕扯和撕裂的多层石墨烯片材,所述撕扯和撕裂的多层石墨烯片材具有跨所述撕扯和撕裂的多层石墨烯片材的a
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轴和b
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轴所定义的基面所形成的断裂,其中所述撕扯和撕裂的多层石墨烯片材的断裂还包含反应性边缘,所述反应性边缘包含与一种或多种熔融的热塑性聚合物交联以提供复合材料的反应性自由基键合位点,其中热塑性聚合物链与在所述热塑性聚合物中机械剥离的所述单层和多层石墨烯纳米颗粒直接共价键合并被其分子间交联。2.如权利要求1所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中所述脂肪族聚酰胺选自聚酰胺
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6,6;聚酰胺
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6,9;聚酰胺
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6,10;聚酰胺
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6,12;聚酰胺
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4,6;聚酰胺
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6(尼龙
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6);聚酰胺
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11(尼龙
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11)和聚酰胺
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12(尼龙
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12)。3.如权利要求1所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中所述脂肪族聚酰胺是聚酰胺
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6,6。4.如权利要求1所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中所述半芳香族聚酰胺是聚邻苯二甲酰胺。5.如权利要求1所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中所述芳香族聚酰胺是对芳族聚酰胺。6.如权利要求1至5中任一项所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中所述石墨可掺杂有其他元素,以对所剥离的石墨烯纳米颗粒的表面化学进行改性。7.如权利要求1至5中任一项所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中所述石墨是膨胀石墨。8.如权利要求1至5中任一项所述的石墨烯增强的聚合物基质复合材料,其中可以对分散的石墨的表面化学或纳米结构进行改性,以与聚合物基质键...
【专利技术属性】
技术研发人员:T,
申请(专利权)人:新泽西鲁特格斯州立大学,
类型:发明
国别省市:
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