[发明专利]一种提高聚合物/石墨烯复合材料导电能力的方法

说明书

本发明涉及一种提高聚合物/石墨烯复合材料导电能力的方法。该方法包括：将石墨烯加入水相分散剂中，超声分散，加入聚合物，溶解，得到聚合物/石墨烯二元复合体系，加入助导功能组分，混合均匀。该方法工艺简单，污染小，具有产业化应用前景，制备得到的聚合物/石墨烯纳米复合材料具有高导电性能。

技术领域

本发明属于导电复合材料制备领域，特别涉及一种提高聚合物/石墨烯复合材料导电能力的方法。

背景技术

石墨烯具有优异的导电、导热功能，将石墨烯加入到聚合物基体中能够显著改善聚合物基体的导电性，在电热转化、能源存储、柔性传感和电磁屏蔽等领域有着广泛的应用。目前，熔融和溶液共混时制备这类导电纳米复合材料常用的方法和策略，虽然该方法在改善聚合物材料电学性能方面虽然取得了显著的效果，但电导率低仍然是目前该领域面临的痛点问题。

根据导电理论，聚合物/石墨烯纳米复合材料的导电性与石墨烯在基体中的添加浓度呈现正相关性，添加浓度越高，复合材料的导电性能越好。但是过量的石墨烯添加会使复合材料的刚性增加，材料变脆，失去了实用价值。如何在低石墨烯添加量下，保证复合材料力学性能的同时使材料具有较高的电导率是该导电复合材料制备领域追求的目标，同时也是行业的技术难点。

在低浓度下，石墨烯在基体中的分散呈现半连续的状态如图1(左)所示，不连续的石墨烯片层难以形成连续的导电网络，电子的传输主要是依靠隧道效应进行跃迁传导，致使材料的导电性能较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高聚合物/石墨烯复合材料导电能力的方法，以克服现有技术中添加低浓度石墨烯导致聚合物/石墨烯纳米复合材料导电性不好的缺陷。

本发明提供一种提高聚合物/石墨烯复合材料导电能力的方法，包括：

(1)将石墨烯加入水相分散剂中，超声分散，加入聚合物，溶解，得到聚合物/石墨烯二元复合体系，其中石墨烯加入到聚合物中的质量百分数为小于等于石墨烯在所述聚合物中的渗流阈值；

(2)向步骤(1)中聚合物/石墨烯二元复合体系中加入质量分数为聚合物1-3％的助导功能组分，混合均匀，其中助导功能组分按照质量百分数包括：1-2％聚噻吩衍生物PEDOT:PSS、78-79％水和19.5-20.5％助导剂。

所述步骤(1)中石墨烯为可进行水相分散的石墨烯粉体。

所述步骤(1)中石墨烯为：1-5层少层石墨烯，横向平均片径尺寸小于等于3μm。

所述步骤(1)中聚合物为水溶性聚合物。

所述步骤(1)中聚合物为聚乙烯醇、粘胶、聚丙烯腈或聚氧乙烯，优选地，聚乙烯醇或粘胶。

所述步骤(1)中溶解温度为85-97℃，溶解时间为2-4h。

所述步骤(2)中加入质量分数为聚合物1-3％的助导功能组分是在85-97℃的水浴和搅拌条件下进行。

所述搅拌转速为150-300RPM。

所述步骤(2)中助导剂为DMSO、聚乙二醇、山梨糖醇、稀硫酸中的一种或几种，优选地，DMSO。

本发明还提供一种上述方法制备得到的聚合物/石墨烯复合材料。

本发明还提供一种上述方法制备得到的聚合物/石墨烯复合材料的应用。