[发明专利]一种石墨烯发热复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯发热复合材料及其制备方法，该材料的原料包含：铁粉90％～95％，改性氧化石墨烯材料0.01％～5％，吸水树脂0.1％～3％，矿物质盐0.1％～5％。该材料的制备方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备改性氧化石墨烯粉体；步骤3，将改性氧化石墨烯粉体与铁粉通过超声搅拌进行改性接枝；步骤4，将改性氧化石墨烯与铁粉复合材料，与吸水性树脂、矿物质盐按照配比进行配料，再利用高速转锅进行搅拌混合，制备石墨烯发热复合材料。本发明通过氧化石墨烯对铁粉进行改性，使得改性氧化石墨烯与铁粉复合材料所制的发热材料不仅拥有优良的均匀发热功能，而且能够拥有优秀的理疗性能。

技术领域

本发明涉及一种发热复合材料及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯发热复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。氧化石墨烯是在石墨烯的表层进行共价键修饰，使其表面具有羧基、环氧基、羟基等含氧基团。通过石墨烯层面修饰，使得氧化石墨烯相比石墨烯更不易团聚，因此可以进行大规模工业生产。

但是氧化石墨烯在铁粉中的分散情况不好，直接混合可能会造成发热性能不均，从而造成材料性能不稳定，因此改进氧化石墨烯在铁粉中的分散情况是技术关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种发热复合材料及其制备方法，通过氧化石墨烯改性铁粉，再复合其它活性炭、吸收性树脂、矿物质，改善均匀加热，提供复合材料的发热和理疗功能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯发热复合材料，其中，所述的发热复合材料的原料按质量百分比计包含：铁粉90％～95％，改性氧化石墨烯材料0.01％～5％，吸水树脂0.1％～3％，矿物质盐0.1％～5％。

上述的石墨烯发热复合材料，其中，所述的吸水树脂包含接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐、聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类吸水性树脂等中的任意一种或多种。

上述的石墨烯发热复合材料，其中，所述的矿物质盐包含陶瓷粉、贝壳粉、火山岩、稀土等中的任意一种或多种。

本发明还提供了上述的石墨烯发热复合材料的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备改性氧化石墨烯粉体；步骤3，将步骤2所得的改性氧化石墨烯粉体与铁粉通过超声搅拌进行改性接枝，得到改性氧化石墨烯与铁粉复合材料；步骤4，将步骤3所得的改性氧化石墨烯与铁粉复合材料，与吸水性树脂、矿物质盐按照配比进行配料，再利用高速转锅进行搅拌混合，制备石墨烯发热复合材料。

上述的石墨烯发热复合材料的制备方法，其中，所述的步骤2中对氧化石墨烯进行改性：在氧化石墨烯水溶液中加入改性剂，经过搅拌、超声分散后，控制温度进行反应，停止反应后获得改性氧化石墨烯溶液，通过蒸发溶剂法获得固体改性氧化石墨烯材料，再用无水乙醇进行洗涤抽滤多次，经烘箱烘干，获得高纯度的改性氧化石墨烯粉体。

上述的石墨烯发热复合材料的制备方法，其中，所述的步骤2中，在150～200ml的质量浓度为1％的氧化石墨烯水溶液中加入0.05g～0.5g的改性剂，经过搅拌，并超声分散20～40min后，在温度为50℃～140℃下反应5h～24h，停止反应后获得改性氧化石墨烯溶液，通过加热蒸发溶剂，获得固体改性氧化石墨烯材料，再用无水乙醇进行洗涤抽滤多次，经60℃的烘箱烘干，获得高纯度的改性氧化石墨烯粉体。

上述的石墨烯发热复合材料的制备方法，其中，所述的步骤2中，将0.05g～0.5g的改性剂溶于醇或DMF溶剂中，以醇溶液或者DMF溶液的形式加入到氧化石墨烯水溶液中。

上述的石墨烯发热复合材料的制备方法，其中，所述的改性剂包含KH550、硬脂酸、十二胺等改性物中的任意一种或多种。KH550为氨基官能团硅烷，呈碱性，外观为无色或微黄色透明液体，通用性强，可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作稀释剂。