[发明专利]一种石墨烯的制备方法及其隔声石墨烯EPS的制备

说明书

本发明涉及一种石墨烯的制备方法及其隔声石墨烯EPS的制备：用氧化插层剂对石墨进行插层，对此插层石墨进行高频率微波连续膨化及超声剥离制备少层石墨烯，然后再与苯乙烯单体进行聚合，发泡后制备的石墨烯EPS模塑板可达到隔声的效果，力学性能也得到较大提高。本发明制备的石墨烯比表面积大，在EPS泡孔结构中分散良好，具有吸音、吸收冲击波、减震耗能、绝热等性能，可在建筑隔音、军用降噪等领域发挥重要作用。本发明制得的石墨烯EPS模塑板的抗拉强度达0.6‑0.8Mpa，抗压强度达0.3‑0.4Mpa，导热系数达0.0275～0.0285W/(m·K)，阻燃等级达B1级，隔声可达60分贝或更高。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯制备、石墨烯改性及石墨烯应用技术领域，尤其是涉及一种石墨烯的制备方法及其隔声石墨烯EPS的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体材料，因其具有独特的结构，优异的电学、力学、光学、化学及热学等性能成为许多人研究的热点。

石墨烯的下游应用一直未达预期，尤其在复合材料领域。在石墨烯工业化制备的方法中，石墨烯制备有氧化还原法和物理法等，物理法制备石墨烯的产能受限，一般都在吨/年，且生产的石墨烯稳定性较差，而氧化还原法制备石墨烯工艺稳定，产量较高，一般可达100吨/年，适合大规模生产的一种制备方法，但其氧化还原后的废酸的后处理成本较高，是石墨烯无法大幅度降低成本的主要因素。石墨烯因比表面积大，通常反应活性都比较高，尤其氧化还原后的石墨烯边缘还会剩下一些活性基团或阻聚基团，所以石墨烯在下游应用前应进行适当的改性，石墨烯的改性涉及基团的变更、接枝或表面包裹等，因此，石墨烯的改性是石墨烯的制备和下游应用中很重要的中间一环。

氧化还原法制备石墨烯主要有Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法、改进Hummers法等，Brodie法、Staudenmaier法均含有浓硝酸、KClO₃体系，反应过程中会产生有毒气体且污染较严重。现有的Hummers法、改进Hummers法中，为浓硫酸、硝酸盐、高锰酸钾体系，98％浓硫酸一般为石墨的30-90(质量比，下同)，硝酸盐为石墨的1-5，高锰酸钾为石墨的1-10，同时要用到其它强氧化剂，如双氧水、盐酸等，强氧化插层剂使用量大，污染严重；同时为了控制反应过程稳定，一般要先冰浴或在低温中进行反应后再逐步提升温度反应；氧化还原法在实际大生产过程中，强氧化插层剂使用量会增大，后处理成本高、污染大，且实际反应活性较难控制，工艺稳定性较差、危险系数大。急需开发一种氧化插层剂用量少，工艺稳定性好的石墨烯制备方法。

在建筑隔声领域，对传统的砖块隔墙、木质隔墙等，轻质隔墙板作为一种新型节能墙材料，在此方面有其独特的优势。轻质墙板是由硅酸钙面板加水泥夹心混合物组成，因此不仅具有很好的防火保温性能，而且具有良好的隔音性能。空心板隔墙或GRC轻质隔墙板虽然能减轻墙体重量，并且不少厂家在产品宣传中强调其隔声效果好，但其实其内部空腔不能等同于起到隔声作用的空气层。目前主要采用EPS水泥轻质隔墙板，在水泥砂浆中混合EPS发泡颗粒，从而达到隔声的性能。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种低氧化体系的少层石墨烯的制备方法，大幅降低石墨烯的制备成本，大幅降低环保成本；采用石墨烯EPS的建筑，噪声远远低于设计规范，撞击隔声的噪音级能达到60分贝或更高等。

本发明的另一目的是提供一种适合石墨烯工业化下游应用的石墨烯改性方法，为石墨烯的工业化应用提供一种可靠的方式方法。

本发明的另一目的是提供一种高强度、高阻燃、隔声性能优良的石墨烯EPS珠粒的制备方法及模塑制品。

本发明的技术方案如下：

一种隔声石墨烯EPS的制备方法，包括以下步骤：