[发明专利]一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法，本发明复合材料中含有的石墨烯具有很好的硬度和强度，以正硅酸乙酯为前驱体得到的二氧化硅也进一步提高了成品的力学性能，将苯胺单体在酸掺杂的溶液中进行聚合，得到的聚合物具有很好的导电性能，且可以改善石墨烯在聚合物间的分散性，改善成品的稳定性，本发明复合材料的电导率、断裂伸长率都具有明显的提高。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法。

背景技术

石墨烯出色的物理性能，促使了其在高分子材料领域中的研究与应用，人们总是努力地尝试将石墨烯与聚合物制成复合材料，试图通过石墨烯来改进聚合物的导电、导热及其他特殊的性能；

从导电机理的角度，导电聚合物可大致分为两大类第一类是复合型导电聚合物，是指聚合物为基体，与各种导电性填料（如金属粉末、导电炭黑、石墨等）通过共混、层压等复合方法而制得的具有一定导电能力的材料。第二类是结构型导电聚合物，也叫本征型导电聚合物，是指聚合物本身或经掺杂处理后具有导电功能的聚合物材料。这类导电聚合物一般为共轭型聚合物，如聚吡啶、聚苯胺等都属于此类；

石墨烯独特的结构赋予其诸多优异的性能，如力学性能、热学性能、电学性能及光学性能等。在力学性能方面，石墨烯是目前世界上硬度与强度最高的物质，其硬度比钻石还坚硬，极限强度达到130GPa，拉伸模量达到1.01TPa，是钢铁的300倍，石墨烯经过一定的功能化改性后，可提高其在不同环境中的溶解、分散及相容性，拓展了其在不同的领域的研究与应用。由于石墨烯具有优异的力学、电学、热学与光学等性能，与聚合物复合后，可得到性能极大改善的一类新型纳米复合材料，可用作抗静电、导电等用途的材料，极大地拓展了聚合物的应用领域；

结构完整的石墨烯由稳定的苯六元环组成，其表面呈惰性，与聚合物之间的相互作用力较小，而石墨烯片层间存在较强的范德华力，易发生聚集，很难在聚合物基体中均匀的分散，这严重影响了石墨烯在聚合物改性中的研究与应用。为了改善石墨烯在聚合物中的分散性及与聚合物之间的界面结合力，通常需要对石墨烯进行表面改性，增加石墨烯与聚合物之间的相容性。

因此本发明的目的就是为了提供一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法，从而改善石墨烯在聚合物间的相容性，提高成品材料的稳定性、硬度和导电性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善石墨烯在聚合物间的相容性，提高成品材料的稳定性、硬度和导电性的一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取马来酸酐，加入到其重量80-90倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到80-90℃的恒温水浴中，加入松香，保温搅拌10-20分钟，出料，加入二异丙基乙醇胺，搅拌均匀，得松香醇胺；

（2）取正硅酸乙酯，加入到其重量47-50倍的去离子水中，搅拌均匀，加入黏度调节剂，在60-70℃下保温搅拌6-10分钟，滴加浓度为10-12%的氨水，调节pH为10-13，降低温度为常温，搅拌反应3-4小时，得黏性溶胶；

（3）取上述黏性溶胶，与松香醇胺混合，1200-1300转/分搅拌17-20分钟，醇胺溶胶分散液；

（4）取氧化石墨烯，加入到其重量170-200倍的丙酮中，升高温度为35-40℃，加入上述醇胺溶胶分散液，保温搅拌1-2小时，蒸馏依次除去丙酮、乙醇，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得醇胺化石墨烯溶胶；

（5）取上述醇胺化石墨烯溶胶，加入到其重量70-80倍的去离子水中，加入饱和十八碳酰胺，在50-60℃下保温搅拌20-30分钟，加入氨基磺酸，700-800转/分搅拌3-4分钟，得酸化醇胺石墨烯溶胶分散液；