[发明专利]一种石墨烯导电纤维布的精简制备方法及其宽频吸收电磁波复合材料

说明书

本发明涉及一种石墨烯导电纤维布的精简制备方法及其宽频吸收电磁波复合材料，采用层层自组装配合化学还原工艺使石墨烯纳米片均匀负载于玻璃纤维布表面并相互搭接形成导电层。通过超声功率以及时间的控制，将所有物理吸附于玻璃纤维布表面的氧化石墨烯去除，从而使负载的氧化石墨烯通过与玻璃纤维布之间的氢键相互作用以及片层之间的π‑π作用均匀包裹在玻璃纤维布表面。本发明方法简单易行，绿色环保，易于实现规模化生产；此外，在石墨烯含量极低的情况下就具有较好的导电性能和非常优异的吸波性能。将所述石墨烯导电纤维布作为增强体与聚合物基体复合，可以获得厚度薄、吸收强度高以及吸收带宽的结构型吸波复合材料。

技术领域

本发明涉及石墨烯领域，具体是一种石墨烯导电纤维布的精简制备方法及其宽频吸收电磁波复合材料。

背景技术

石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等领域具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

以石墨烯为代表的二维材料具有独特的微观结构、理化性质以及良好的介电损耗能力，一直是电磁波吸收领域研究的热点。氧化石墨烯（GO）是通过物理化学等手段对石墨进行氧化而得到的一种带有多种含氧官能团的二维（2D）结构，而还原氧化石墨烯（RGO）是通过化学或热还原等方法去除氧化石墨烯片上的含氧基团得到的，是大批量生产石墨烯的经济途径。还原过程不足以完全恢复石墨烯的理想六方晶体结构，因此石墨烯片层上存在一定数量的缺陷，如残留的官能团和缺失的碳原子。由于结构的不完善，RGO的导电性比石墨烯差，但正是这种中等的导电性使RGO更适合用于微波吸收材料领域。

近年来，RGO在微波吸收材料领域中的应用主要通过两种策略来实现。一种是与其它介电损耗材料或磁损耗材料复合得到的多组分微波吸收材料，但存在石墨烯片层表面损耗介质的分散性和均匀性很难控制且界面相容性差等方面问题。另一种策略是将石墨烯组装成3D网络，不仅能够解决石墨烯片的团聚问题，而且还引入了多孔结构，可以实现质轻并提供多重电磁波反射。但制备工艺复杂，难以实现大规模生产，限制了其的实际应用。

发明内容

本发明针对上述问题提供了一种石墨烯导电纤维布的精简制备方法及其宽频强吸收电磁波复合材料。所述石墨烯导电纤维布的具体制备工艺主要包括两部分：一是通过层层自组装工艺使GO负载在玻璃纤维布表面；二为将所述负载于玻璃纤维布表面的GO化学还原为RGO，从而得到所述石墨烯导电纤维布。本发明的制备工艺简单易行，绿色环保，并且易于实现规模化生产。将所述石墨烯导电纤维布作为增强体与环氧树脂等聚合物基体复合后可以获得厚度薄、吸收强度高以及吸收带宽的结构型吸波复合材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯导电纤维布的精简制备方法，包括以下步骤：

S1.通过层层自组装法使氧化石墨烯负载于玻璃纤维布表面：

①将玻璃纤维布置于丙酮中一定功率下超声处理一定时间，取出烘干至恒重后，将其浸渍于氧化石墨烯分散液中，浸渍一定时间后，取出烘干至恒重，备用；

②将步骤①得到的玻璃纤维布浸渍于去离子水中，一定功率下超声处理一定时间，以将所有物理吸附于玻璃纤维布表面的氧化石墨烯去除，随后取出玻璃纤维布并烘干至恒重，备用；

③将步骤②得到的玻璃纤维布循环重复步骤①和步骤②多次，制得负载氧化石墨烯的玻璃纤维布；

S2.化学还原法制备石墨烯导电纤维布：

④将步骤③得到的负载氧化石墨烯的玻璃纤维布浸渍于还原剂溶液中，一定温度下反应一定时间，然后取出烘干至恒重，则得到所述石墨烯导电纤维布。

作为本发明石墨烯导电纤维布的精简制备方法技术方案的进一步改进，在步骤①中，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5~2mg/mL。