一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法，其原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。本發明專利技術還提供了該石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，制備A組分；步驟3，制備B組分；步驟4，將A組分和B組分，通過專用噴涂設備，噴出混合、固化。本發明專利技術在石墨烯功能的基礎上，利用氧化石墨烯溶液制備和分散體系以及聚四氟乙烯生產工藝，制得的復合材料有優異的高強、耐腐蝕、耐化學試劑、高強及導熱性好等特點。

【技術實現步驟摘要】
一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法
本專利技術涉及一種石墨烯復合材料及其制備方法，具體地，涉及一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法。
技術介紹
石墨烯是從石墨中剝離出來的單層碳原子材料，由碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構，它是人類已知的厚度最薄、質地最堅硬、導電性最好的材料。石墨烯具有優異的力學、光學和電學性質，結構非常穩定，迄今為止研究者尚未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況，碳原子之間的鏈接非常柔韌，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，如果用石墨烯制成包裝袋，它將能承受大約兩噸重的物品，幾乎完全透明，卻極為致密，不透水、不透氣，即使原子尺寸最小的氦氣也無法通過，導電性能好，石墨烯中電子的運動速度達到了光速的1/300，導電性超過了任何傳統的導電材料，化學性質類似石墨表面，可以吸附和脫附各種原子和分子，還有抵御強酸強堿的能力。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種石墨烯復合材料及其制備方法，在基于石墨烯功能的基礎上，利用氧化石墨烯溶液制備和分散體系以及聚四氟乙烯生產工藝，制得的復合材料有優異的高強、耐腐蝕、耐化學試劑、高強及導熱性好等特點。為了達到上述目的，本專利技術提供了一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的復合材料的原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的表面活性劑包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木質素磺酸鈉、聚乙烯吡絡烷酮、十二烷基吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉中的任意一種或多種。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的偶聯劑包含硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、有機鉻偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的任意一種或多種。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其中，所述的氧化石墨烯是通過Brodie法、Staudenmaier法、Hummers氧化還原法中的任意一種方法制備的。本專利技術還提供了上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，對氧化石墨烯進行表面改性，制備改性氧化石墨烯；步驟3，對聚四氟乙烯樹脂進行干燥，然后將其粉碎；步驟4，將步驟2所得的改性氧化石墨烯加入到聚四氟乙烯粉體中，充分混合后冷壓成型，然后升溫燒結，得到改性氧化石墨烯聚四氟乙烯復合材料。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2中包含：步驟2.1，將偶聯劑加入無水乙醇中，攪拌均勻，制得無水乙醇溶液；步驟2.2，將表面活性劑分散在水中，攪拌均勻，制得水溶液；步驟2.3，將步驟2.1和步驟2.2所得的溶液混合，攪拌均勻，再將氧化石墨烯粉體分散在所得的混合溶液中，超聲分散，然后再經過真空抽濾、洗滌干燥后得到改性石墨烯粉體。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2.1中，所得的無水乙醇溶液的質量濃度為0.5％-10％。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2.2中，所得的水溶液的質量濃度為0.1％-2％。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟2.3中，超聲分散的時間為15-30min。上述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其中，所述的步驟4中，將改性氧化石墨烯加入到聚四氟乙烯粉體中，充分混合后在室溫下冷壓成型，然后升溫到350-400℃條件下燒結6-8h，得到改性氧化石墨烯聚四氟乙烯復合材料。本專利技術提供的石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法具有以下優點：本專利技術是基于石墨烯功能的基礎上，利用氧化石墨烯溶液制備和分散體系以及聚四氟乙烯生產工藝制備一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料。該材料具有優異的高強、耐腐蝕、耐化學試劑、高強及導熱性好等特點，可以廣泛地應用于航空、宇航、原子能、電子、電器、化工、機械、建筑、輕紡、醫藥等工業部門，并日益深入到人民的日常生活中。本方法制備的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，工藝簡單易操作，成本低廉，經濟效益高，適合大規模工業化生產。具體實施方式以下對本專利技術的具體實施方式作進一步地說明。本專利技術提供的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。優選地，表面活性劑包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木質素磺酸鈉、聚乙烯吡絡烷酮(PVP)、十二烷基吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉等中的任意一種或多種。偶聯劑包含硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、有機鉻偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑等中的任意一種或多種。氧化石墨烯是通過Brodie法、Staudenmaier法、Hummers氧化還原法等中的任意一種方法制備的。氧化石墨烯采用石墨經強酸氧化而得，主要有三種制備氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。Brodie法和Staudenmaier法是利用KClO3和HNO3來氧化石墨，Hummers法是利用KMnO4和H2SO4來氧化石墨。本專利技術還提供了該石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，對氧化石墨烯進行表面改性，制備改性氧化石墨烯；步驟3，對聚四氟乙烯樹脂進行干燥，然后將其粉碎；步驟4，將步驟2所得的改性氧化石墨烯加入到聚四氟乙烯粉體中，充分混合后冷壓成型，然后升溫燒結，得到改性氧化石墨烯聚四氟乙烯復合材料。優選地，步驟2中包含：步驟2.1，將偶聯劑加入無水乙醇中，攪拌均勻，制得無水乙醇溶液；步驟2.2，將表面活性劑分散在水中，攪拌均勻，制得水溶液；步驟2.3，將步驟2.1和步驟2.2所得的溶液混合，攪拌均勻，再將氧化石墨烯粉體分散在所得的混合溶液中，超聲分散，然后再經過真空抽濾、洗滌干燥后得到改性石墨烯粉體。步驟2.1中，所得的無水乙醇溶液的質量濃度為0.5％-10％。步驟2.2中，所得的水溶液的質量濃度為0.1％-2％。步驟2.3中，超聲分散的時間為15-30min。步驟4中，將改性氧化石墨烯加入到聚四氟乙烯粉體中，充分混合后在室溫下冷壓成型，然后升溫到350-400℃條件下燒結6-8h，得到改性氧化石墨烯聚四氟乙烯復合材料。下面結合實施例對本專利技術提供的石墨烯聚四氟乙烯復合材料及其制備方法做更進一步描述。實施例1一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂99％，氧化石墨烯0.1％，表面活性劑0.4％，偶聯劑0.5％。表面活性劑包含聚乙烯醇。偶聯劑包含硅烷偶聯劑。氧化石墨烯是通過Brodie法制備的。本實施例還提供了該石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其包含：步驟1，按比例稱取各原料。步驟2，對氧化石墨烯進行表面改性，制備改性氧化石墨烯。步驟2中包含：步驟2.1，將偶聯劑加入無水乙醇中，攪拌均勻，制得質量濃度為0.5％的無水乙醇溶液。步驟本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其特征在于，所述的復合材料的原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。/n

【技術特征摘要】
1.一種石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其特征在于，所述的復合材料的原料按質量百分比計包含：聚四氟乙烯樹脂90％～99％，氧化石墨烯0.1％～9.5％，表面活性劑0.1％～1％，偶聯劑0.1％～5％。


2.如權利要求1所述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其特征在于，所述的表面活性劑包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木質素磺酸鈉、聚乙烯吡絡烷酮、十二烷基吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉中的任意一種或多種。


3.如權利要求1所述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其特征在于，所述的偶聯劑包含硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、有機鉻偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的任意一種或多種。


4.如權利要求1所述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯是通過Brodie法、Staudenmaier法、Hummers氧化還原法中的任意一種方法制備的。


5.一種如權利要求1～4中任意一項所述的石墨烯聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述的方法包含：
步驟1，按比例稱取各原料；
步驟2，對氧化石墨烯進行表面改性，制備改性氧化石墨烯；
步驟3，對聚四氟乙烯樹脂進行干燥，然后將其粉碎；
步驟4，將步驟2所得的改性氧化石墨烯加入到聚四氟乙烯粉體中，充分混合后冷壓成型，然后升溫燒結，得到改性氧化石墨烯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任國峰，馬立國，劉少華，
申請(專利權)人：任國峰，
類型：發明
國別省市：河北;13