[发明专利]溶液共混法制备石墨烯/弹性体纳米复合材料的方法

说明书

一种溶液共混法制备石墨烯/弹性体纳米复合材料的方法，属于纳米复合材料领域。该方法包括方法，包括(1)将石墨插层化合物，置于600～900℃加热0.5～1.5min；(2)将加热后的石墨插层化合物浸入四氢呋喃中，超声；(3)以四氢呋喃为溶剂，得到均一的弹性体溶液；(4)将(2)和(3)混合后，超声0.5～3h；(5)挥发溶剂，加入乙醇沉淀洗涤，干燥，得到石墨烯/弹性体纳米复合材料。与传统的熔融共混法相比，溶液共混法具有成本低、方便、实验条件简单等优点；更为重要的是，其使得石墨烯在弹性体材料中能够达到较好的分散效果，能够显著增强弹性体材料的导电导热率以及力学等特性，从而扩大了石墨烯的适用范围。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种溶液共混法制备石墨烯/弹性体纳米复合材料的方法。

背景技术

尽管弹性体因其较低的制造成本，较大的伸长量以及抗腐蚀等一系列优点，在工业上得到应用，但是其较低的硬度、强度，较差的导电、导热等缺点限制了其在工业上的广泛应用。弹性体和纳米填充物共混，对于解决这些缺点是一个至关重要的方法。

石墨烯是一种新型的二维碳材料，因其极高的杨氏模量、极限强度、导电导热率等优点，可被用来增强弹性体材料，从而扩大弹性体材料的适用范围。石墨烯能否在弹性体材料中均匀分散，是影响其增强弹性体材料的一个重要因素。

传统的熔融共混法制备的弹性体/石墨烯纳米复合材料，是一种高温使弹性体呈熔融状态与石墨烯共混的方法，而且其对弹性体的导热导电率及力学特性提高不明显，以及石墨烯的分散效果也不是很理想。

发明内容

基于上述原因，本发明提出了一种溶液共混法制备石墨烯/弹性体纳米复合材料的方法。该方法利用溶液共混使石墨烯在弹性体材料中更好分散，能够有效提高弹性体的力学性能。解决了传统方法制备石墨烯/弹性体纳米复合材料时，石墨烯在弹性体材料中容易团聚、堆叠、分散效果差，对弹性体不能达到理想的增强效果的缺点。

为实现上述目的，本发明专利的技术方案是：

本发明的一种溶液共混法制备石墨烯/弹性体纳米复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)将石墨插层化合物，置于600～900℃加热0.5～1.5min，热膨胀后，得到多层石墨纳米微片；

(2)将多层石墨纳米微片浸入四氢呋喃中，超声1～3h，得到分散在四氢呋喃中的少层石墨烯微片，其中，超声过程中，保证四氢呋喃温度≤30℃；

(3)将弹性体浸入四氢呋喃溶剂中，加热至30～90℃，搅拌，当弹性体完全溶解后，得到均一的弹性体溶液；

(4)将分散在四氢呋喃中的少层石墨烯微片和均一的弹性体溶液，在搅拌下，混合，得到混合溶液；其中，按质量比，少层石墨烯微片：弹性体＝(0.1～40)：1。

对混合溶液进行超声0.5～3h，得到超声后的混合溶液；其中，超声过程中，四氢呋喃的温度≤30℃；

(5)对超声后的混合溶液进行搅拌，并加热到50～70℃，挥发溶剂，当挥发的溶剂量占总溶剂量的质量百分数≥50％，加入乙醇沉淀洗涤，干燥，得到石墨烯/弹性体纳米复合材料。

所述的步骤(1)中，所述的加热，加热设备为火炉。

所述的步骤(2)中，多层石墨纳米微片浸入四氢呋喃采用的容器为金属容器或玻璃容器，所述的金属容器具体为不锈钢容器或铁容器。

所述的步骤(2)中，所述的超声的目的在于，将步骤(1)中热膨胀得到的初步剥离的多层石墨纳米微片，进一步经过超声处理可以得到深度剥离的少层石墨烯微片，其中，少层石墨烯微片的平均厚度为3nm。

所述的步骤(2)中，所述的多层石墨纳米微片浸入四氢呋喃中，其中，四氢呋喃的用量以能均匀分散多层石墨纳米微片为准。