[发明专利]一种多功能石墨层间化合物及其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于石墨层间化合物领域，具体的涉及一种可屏蔽电磁波且防静电、降低热阻的多功能石墨层间化合物，尤其是膨胀石墨。

背景技术

辐射各种电磁波组分的电子产品如雨后春笋出现，诸如：手机、电脑等，产生的电磁干扰影响人类健康，已成为社会广泛关注的新问题，而电磁波防护、电磁屏蔽的材料发展还远远未能达到令人满意的水平。目前所能提供的大部分电磁屏蔽材料，在制作终端成品上极不良便，甚至无法与化工加工设备相结合，因此应用受到了极大的限制。

石墨层间化合物是近年来日益受到人们重视的一种新材料。石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构，层平面上的碳原子以强有力的共价键结合，而层与层间以范德华力结合，结合非常弱，而且层间距离较大。因此，在适当的条件下，酸、碱金属、盐类等多种化学物质可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物(Graphite Intercalation on Compounds,简称GIC)。这种层间化合物即可膨胀石墨在加热到适当温度时，可瞬间迅速分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质，即膨胀石墨。膨胀石墨由于其优异的物理化学性能在防火、密封、导电等方面得到了应用，但在电磁屏蔽方面还存在着不足。根据研究，对人类具有伤害的电磁波大都在低频范围（波长3mm-8mm），而目前的研究的膨胀石墨因其导电性而反射电磁波，对电磁波几乎没有磁损耗吸收，且频率愈高，屏蔽反射率愈高，故膨胀石墨的电磁屏蔽效能随着频率降低而急剧减小，因此在屏蔽低频范围的电磁波方面还存在较大的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种多功能石墨层间化合物及其制备方法与应用。

一种多功能石墨层间化合物，其特征在于层间的插层剂包括Ni-Fe合金。

所述插层剂还包括AsF₅，SbF₅，SbCl₅，SbCl₅，HNO₃，FeCl₃，CuCl₃，AlCl₃，MnCl₂，CoCl₂或CaCl₃中的一种或几种，优选为FeCl₃。

一种多功能石墨层间化合物的制备方法，其特征在于将石墨原料溶于Ni-Fe合金的醋酸盐的乙醇水溶液进行反应，再进行还原。

一种多功能石墨层间化合物的制备方法，其特征在于先将石墨原料与氧化剂反应，再加入插层剂得到可膨胀石墨，所述插层剂选自AsF₅，SbF₅，SbCl₅，SbCl₅，HNO₃，FeCl₃，CuCl₃，AlCl₃，MnCl₂，CoCl₂或CaCl₃中的一种或几种，优选为FeCl₃；然后对所述可膨胀石墨进行加热膨胀、研磨；再加入Ni-Fe合金的醋酸盐的乙醇水溶液进行反应；最后对产物进行还原得到粉料。

所述石墨原料为100目以上含碳量99%以上的天然鳞片石墨。

所述石墨原料优选为大于500目。

所述氧化剂选自CrO₃、CH₃NO₂、KMnO₄、HClO₄、C₂H₅COOH、正丁酸或H₃PO₄中的一种或几种。

所述Ni-Fe合金的醋酸盐的乙醇水溶液中Ni的质量分数为18-25%，Fe的质量分数为2-5%，乙醇的质量分数为0.2-3%。

将上述制备方法制得的石墨层间化合物的粉料可进一步进行以下加工以实现在制备各种终端产品中的进一步的应用：

与高分子化合物、偶联剂、抗氧化剂混炼成团，然后投入双螺杆制粒机制得母粒；

加入水中搅拌得到柔性石墨乳；

所述粉料先进行活化，再与水和苯乙烯一起进行悬浮聚合，制得聚苯乙烯功能性母粒；