[发明专利]石墨烯/聚合物导电复合材料

权利要求书

1.一种高性能高导电、导热石墨烯/聚合物复合材料，其特征在于：各组分按100wt%计算，含80-95wt%高分子聚合物、0-15wt%的单层或多层石墨烯，0.1-2wt%抗氧剂，0.1-3wt%的增塑剂。

2.如权利要求1所述，一种高性能高导电、导热石墨烯/聚合物复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）氧化石墨（GO）的制备，在冰水浴或具有冷凝设备的反应器中加入适量的浓硫酸，并在搅拌的情况下慢慢加入石墨粉及硝酸钠固体，再分次加入高锰酸钾，控制温度为0-20℃范围内，然后继续搅拌，随后升温，温度不得超过40℃，在搅拌情况下反应30-80min，用适量的去离子水稀释反应液，然后用还原剂将未反应的氧化剂还原，最后用大量的去离子水洗涤并用离心机将固液混合液分离，去除上层液体得到氧化石墨（GO）；

（2）氧化石墨（GO）改性，将氧化石墨与含有脂肪链或芳香基的胺类、羧酸类及酯类分散或溶解在合适的有机溶剂中，如DMSO、苯、甲苯、丙酮、环己烷、DMF等，然后在酸性或碱性条件下反应0-5h，得到改性氧化石墨分散液；

（3）氧化石墨（GO）的还原，将氧化石墨分散液在超声功率10-50000W，频率为10-100000Hz，温度为20-250℃，超声分散10-400min，再加入还原剂0.1-150wt%，继续超声10-20h，得到均匀分散的单层或多层石墨烯溶液，其中还原剂为水合肼、硼氢化钠、维生素C和柠檬酸氢钠的至少一种；

（4）石墨烯/聚合物的制备，将80-95wt%高分子聚合物、0-15wt%的单层或多层石墨烯，0.1-2 wt%抗氧剂，0.1-3 wt%的增塑剂加入到单螺杆或双螺杆挤出机中，于温度10-380℃中熔融共混1-30min，挤出料粒，注塑成型，获得聚合物/石墨烯导电复合材料，其中单螺杆或双螺杆挤出机经过改造，使其具有超声功能，更加有利于石墨烯在聚合物中的分散，防止石墨烯的自团聚。

3.如权利要求1所述的高性能高导电、导热石墨烯/聚合物复合材料，其特征在于聚合物为尼龙6、尼龙66、聚苯胺、聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乳酸、ABS、PC、酚醛树脂、环氧树脂中的至少一种。

4.如权利要求1所述的高性能导电、导热石墨烯/聚合物复合材料，其特征在于抗氧剂为季戊四醇、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、三（2，4-二叔丁基苯基）酯、丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三（2、4-二叔丁基）酯中的至少一种。

5.如权利要求1所述的高性能高导电、导热石墨烯/聚合物复合材料，其特征在于增塑剂为硬脂酸、邻苯二甲酸酯和脂肪族二甲酸酯中的至少一种。