[发明专利]致密化还原石墨烯氧化物和制造方法

说明书

用于制造石墨烯氧化物蠕虫(rGOW)颗粒的致密化粒料的方法。将石墨烯氧化物蠕虫与液体组合以制造石墨烯氧化物蠕虫的致密化粒料。所述粒料可被容易地加工并且可被引入到聚合物组合物诸如弹性体中。还公开通过将所述粒料与聚合物组合而制造的母料和复合材料。

技术领域

本公开内容涉及石墨烯氧化物(氧化石墨烯)，且特别地，涉及致密化(稠密化，densified)还原石墨烯氧化物和制造方法。

背景技术

石墨烯可被氧化以形成包括共价键合至碳晶格的氧原子的石墨烯氧化物颗粒。石墨烯氧化物又可被完全地或部分地还原以产生称作还原石墨烯氧化物(rGO)的组成。还原石墨烯氧化物具有与石墨烯和石墨烯氧化物两者都不同的性质并且可与其它材料诸如聚合物组合以改善所述材料的性质。

发明内容

在一方面，提供粒料，所述粒料包括还原石墨烯氧化物蠕虫颗粒和按重量计至少50％的液体，其中所述粒料具有大于0.02g/cc的密度。所述粒料可包括选自碳纳米管、石墨、炭黑、二氧化硅和粘土的一种或多种的额外的颗粒。在一些情况中，所述粒料可基本上由还原石墨烯氧化物蠕虫颗粒和液体组成。所述粒料可包括按重量计至少1.0％的还原石墨烯氧化物蠕虫颗粒，和所述液体可包括水能混溶的溶剂、水、醇、二醇、醚、醛、芳族烃或脂族烃。所述粒料可具有比所述粒料中的所述rGOW颗粒的平均长径比小的平均长径比。所述粒料可以聚合物袋(在聚合物袋中)保持和加工。通过将所述粒料与聚合物组合，可制造母料。所述还原石墨烯氧化物蠕虫颗粒可具有大于0.1％、大于0.5％、大于1.0％、大于5.0％、大于10.0％、大于14.0％、小于25％、小于15％、小于10％、小于5.0％、小于3％、小于2％或小于1.0％的氧含量。

在另一方面，提供用于制造致密化碳质粒料的方法，所述方法包括将碳质材料与液体组合，所述碳质材料具有小于0.01g/cc的密度并且包括具有大于3:1的平均长径比的颗粒，所述致密化碳质粒料具有为所述碳质材料的密度的至少五倍大的密度。所述碳质材料可为还原石墨烯氧化物蠕虫结构(结构体)或碳纳米管。所述方法可包括进一步将第二材料与所述液体组合，所述第二材料不同于所述碳质材料且选自碳纳米管、石墨、炭黑、二氧化硅和粘土。所述液体在大气压下可具有低于120℃的沸点。所述液体可包括水，和液体对碳质材料的重量比可大于3:1、大于4:1、大于5:1、大于6:1、大于10:1、或大于50:1。聚合物母料可通过将任意所述致密化碳质粒料与聚合物混合而制造。所述母料可通过如下制造：将包含所述致密化碳质粒料的聚合物袋置于所述聚合物中，并且将所述袋和致密化碳质粒料引入到所述聚合物中。所述母料可包括第二聚合物，所述第二聚合物与所述聚合物相同或不同。所述致密化碳质粒料可具有小于3:1、小于2:1或小于1.5:1的平均长径比和大于0.02g/cc、0.03g/cc、0.05g/cc或0.1g/cc的密度。所述方法可包括添加第二致密化材料，其中所述第二致密化材料独立于所述致密化碳质粒料被致密化。所述方法可包括添加第二致密化材料，其中所述第二致密化材料在与所述致密化碳质粒料相同的过程中被致密化。所述第二致密化材料可为石墨烯、碳纳米管、二氧化硅和粘土的一种或多种。所述聚合物可为弹性体。

在另一方面，提供制造聚合物复合物的方法，所述方法包括将还原石墨烯氧化物蠕虫与聚合物以小于2:1或小于1:1的体积比组合以产生具有按重量计大于2％的还原石墨烯氧化物蠕虫含量的聚合物复合物。所得聚合物复合物可包括按重量计大于3％、大于5％或大于10％的还原石墨烯氧化物蠕虫含量。

在另一方面，提供制造聚合物复合物的方法，所述方法包括将还原石墨烯氧化物蠕虫与聚合物以小于x:1的体积比组合以产生具有按重量计大于x％、大于2x％、大于3x％或大于5x％的还原石墨烯氧化物蠕虫含量的聚合物复合物。所述还原石墨烯氧化物蠕虫可被粒化(制粒)并且可包括按重量计至少50％的具有小于120℃的沸点的液体。所述方法可包括通过蒸发从所述聚合物复合物除去所述液体的至少75％，和液体可通过使用热机械塑炼、通过使用外部加热或经由施加真空而蒸发。第二粒状材料可被添加至所述弹性体复合物，和可与所述还原石墨烯氧化物蠕虫分开添加。所述聚合物可为弹性体。