[发明专利]一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备的方法。该方法首先通过改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液，将制备的氧化石墨烯与碳纳米管混合、冷冻干燥制备出碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶；然后通过真空辅助浸渍的方式将含有苯乙烯单体的混合物填充到气凝胶的空隙中，并通过原位聚合反应得到碳纳米管/氧化石墨烯/聚苯乙烯复合材料，最后对所制得的复合材料进行热处理。本发明工艺简单，过程绿色环保，得到的骨架气凝胶具有低密度、高孔隙率等优点，与聚苯乙烯复合以后得到的复合材料比纯聚苯乙烯具有更高的强度和模量。

主权项

1.一种高性能碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶的制备/nS1-1、采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液；/nS1-2、分别称取碳纳米管和步骤S1-1制备的氧化石墨烯悬浮液置于容器中，超声分散3～4h，使得碳纳米管和氧化石墨烯分散均匀，得分散液；/nS1-3、将上述分散液分装到称量瓶中并置于冰箱中预冷冻11～13h，然后将预冷冻好的凝胶放在冷冻干燥机中冷冻干燥36～60h得到碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶；/nS2、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备/nS2-1、将苯乙烯单体和偶氮二异丁氰引发剂混合并搅拌均匀，得预聚体混合液；/nS2-2、将步骤S2-1制备的预聚体混合液滴加到步骤S1制备的气凝胶中，通过真空辅助浸渍的方式，使气凝胶的空隙全部被上述混合物填满；/nS2-3、对填好预聚体混合液的气凝胶升温，使碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶与苯乙烯单体进行原位聚合反应，反应后即可得到碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料；/nS3、碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的热处理/n将步骤S2制备的碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料放入模具中，加热到聚苯乙烯的玻璃化转变温度，然后加压，压缩复合材料高度的10％，自然冷却到室温；/n所述步骤S1-1中采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液的具体步骤如下：/nS1-11、将石墨、硝酸钠混入装有浓硫酸的容器中，在冰浴中机械搅拌0.5～1h，然后加入高锰酸钾，在冰浴中继续搅拌2-2.5h，把水浴温度升到25～35℃，持续搅拌10～14小时，分两次缓慢加入去离子水，然后再加入过氧化氢溶液，最后超声剥离30～60min，得到氧化石墨烯混合物；/nS1-12、将盐酸溶液加入到步骤S1-11制备的混合物中，机械离心15～30min，然后再用去离子水洗涤，直至离心后的上清液为中性，最后将下层沉淀的氧化石墨烯配置成氧化石墨烯悬浮液。/n