[发明专利]聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料及其制备方法和在电磁屏蔽中的应用

说明书

本发明公开了一种聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料及其制备方法和在电磁屏蔽中的应用，其中聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料通过以下步骤制备：步骤1，制备氧化石墨烯分散液；步骤2，制备GO‑Cu²⁺混合溶液；步骤3，一步原位还原制备三维石墨烯负载铜纳米复合材料，步骤4，3D‑RGO/Cu/PEO的制备：将3D‑RGO/Cu分散于溶剂中后，与PEO(聚环氧乙烷)粉末混合均匀，待溶剂挥发后得到3D‑RGO/Cu/PEO。三维石墨烯负载铜纳米复合材料中负载的铜纳米颗粒起到了支撑石墨烯片层的作用，并对石墨烯片层的团聚进行了有效抑制，使整体材料呈现出更为疏松的三维结构。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽技术领域，特别是涉及一种聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料及其制备方法和在电磁屏蔽中的应用。

背景技术

随着电子产品的大面积普及以及通讯行业的快速发展，电磁污染现象受到了越来越多的重视，而采用屏蔽材料对辐射波进行控制是目前最有效的方法。然而，传统的屏蔽材料例如金属由于密度大、加工难度高、抗腐蚀性差等缺陷，已难以满足许多工程领域的要求，因此开发新型电磁屏蔽材料具有重大的实际意义。石墨烯作为一个新型碳材料，其具有优异的导电性能、极大的比表面积，但由于石墨烯易团聚，造成其比表面积以及活性位点的降低，使其导电性下降。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料，三维的石墨烯不仅具有二维结构石墨烯的独特性质，其多孔结构可以进一步增强石墨烯的比表面积，同时连续的网络结构有利于电子的传递速率，从而提高石墨烯复合材料的导电能力。

聚环氧乙烷作为一种高分子聚合物，可溶于水及多种有机溶剂，具有密度小、无毒无害、绿色环保、可加工性强等突出优点，是作为电磁屏蔽材料基体的理想材料。

本发明的另一方面是提供所述聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料在电磁屏蔽中的应用，三维石墨烯负载铜纳米复合材料是作为填充型复合电磁屏蔽材料中理想的导电填充填料，聚环氧乙烷不直接发挥电磁屏蔽作用，而是起到支撑、分散填料以及提升复合材料整体机械性能的作用。

本发明的另一方面是提供所述聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料在的制备方法，通过水热法加真空干燥的方法,制备三维石墨烯负载铜纳米复合材料，并通过与所述聚环氧乙烷的复合，得到复合材料。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

聚环氧乙烷/三维石墨烯负载铜纳米复合材料，铜纳米颗粒附着在三维结构的石墨烯片层的表面，其中铜纳米颗粒的粒径为3-10nm，通过以下步骤制备：

步骤1，制备氧化石墨烯分散液：将氧化石墨烯分散于水中，得到氧化石墨烯-水分散液，记作GO分散液；

步骤2，制备GO-Cu²⁺混合溶液：向所述GO分散液中加入铜盐，分散均匀得到GO-Cu²⁺混合溶液，其中Cu²⁺的质量与所述GO的质量比为1：(20～40)；

步骤3，一步原位还原制备三维石墨烯负载铜纳米复合材料：在所述GO-Cu²⁺混合溶液中加入维生素C，其中所述维生素C与步骤1中GO的质量比为1：(10～30)，超声分散均匀后，于160～200℃条件下水热反应22～26h，清洗得到凝胶状固体，于-10～-20℃条件下冷冻干燥40～56h，得到三维石墨烯负载铜纳米复合材料，记作3D-RGO/Cu；

步骤4，3D-RGO/Cu/PEO的制备：将3D-RGO/Cu分散于溶剂中后，与PEO(聚环氧乙烷)粉末混合均匀，待溶剂挥发后得到3D-RGO/Cu/PEO。

在上述技术方案中，所述步骤1中GO分散液的浓度为1～3mg/ml，通过超声分散，分散时间为10～30min。