[发明专利]一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电涂层及其制备方法

说明书

一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电涂层及其制备方法，属于石墨烯复合材料合成与应用领域，石墨烯/碳纳米管在环氧树脂基体中均匀分散形成三元复合导电涂层，石墨烯和碳纳米管形成微观交联结构，该复合导电涂层中石墨烯和碳纳米管的质量含量可控，该三元复合涂层具有良好的力学性能、导电性能，具有优异的电致热性能。该石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电涂层采用有机混溶法、热挥发逸出法和热固化聚合法相结合的方式制备；该制备方法构思巧妙，简便易操作。

技术领域

本发明属于碳纳米复合材料合成与应用领域，涉及一种石墨烯复合材料的 制备方法，特别涉及一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电涂层及其制 备方法。

背景技术

石墨烯和碳纳米管作为典型的碳纳米材料，自发现以来，因其具有独特的 结构和优异的热力学和电学等性能，引起了广泛的关注。尤其石墨烯和碳纳米 管在复合材料微光结构调控方面的应用，借助石墨烯和碳纳米管构建微观微观 导通网络，将有助于发挥其优异的电学性能，改善复合材料性能，助力碳纳米 复合材料的应用拓展。

桂许春等人研究了三维碳纳米管宏观体在强化复合材料方面的应用潜力。 Raji等将石墨烯纳米条带添加到环氧树脂中，复合材料的电导率得到一定提升。 Han等将定向石墨烯气凝胶与环氧树脂复合，构建导电网络，提升了复合材料 导电性能。而石墨烯、碳纳米管与环氧树脂的三元复合材料尚未有充分的研究， 如何对三元复合材料的微观结构进行优化调控，充分发挥石墨烯和碳纳米管的 性能优势，通过复合手段进一步优化三元复合材料的导电性能，拓展其应用领 域仍是研究的热点。

发明内容

为了进一步丰富石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合材料的体系，优化三 元复合材料的导电性能和力学性能。本发明的目的在于提供一种石墨烯/碳纳米 管/环氧树脂三元复合导电涂层及其制备方法，通过该方法可控合成出具有微观 连续网络结构、力学性能好、电化学性能优异的三元复合导电涂层材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的第一方面提供一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电涂 层，由层片状石墨烯和管状碳纳米管分散于环氧树脂中形成三元复合导电涂 层，该三元复合导电涂层具有微观连续网络结构。

所述微观连续网络结构包括所述层片状石墨烯层片和管状碳纳米管。

优选地，所述底片状石墨烯的层片尺寸为1-3μm。

优选地，管状所述碳纳米管的管径为5-30nm。

本发明的第二方面还提供了所述石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电 涂层的制备方法，包括如下步骤：

提供层片状石墨烯、管状碳纳米管；

提供可分散量的环氧树脂；

所述层片状石墨烯和管状碳纳米管分散于环氧树脂中形成三元复合导电 涂层，该三元复合导电涂层具有微观连续网络结构。

优选地，所述石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元复合导电涂层的制备方法包 括：

1)有机混溶步骤：设置混合容器，取一定质量配比的石墨烯宏观体粉材 和碳纳米管宏观粉材体置于丙酮中，超声分散，得到石墨烯/碳纳米管的丙酮分 散液；取一定质量的环氧树脂置于丙酮中，搅拌均匀，得到环氧树脂的丙酮稀 释液；将环氧树脂的丙酮稀释液转移至石墨烯/碳纳米管丙酮分散液中，充分搅 拌，实现均匀混溶；

2)热挥发逸出步骤：将得到的混合液在一定温度下加热保温，混合液中 的丙酮受热挥发、逸出混合液，得到石墨烯/碳纳米管/环氧树脂三元混合液， 待用；