[发明专利]一种氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组分：氮化石墨烯10份，PVDF 10～90份。与现有技术相比，本发明所述氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料为少量氮掺杂的具有部分类石墨烯结构的二维纳米片，理论比表面积高，有利于电磁波在材料表面产生反射损耗，且少量的氮掺杂及高温退火带来的缺陷有利于电磁波作用于材料时产生极化；同时，其中氮化石墨烯纳米材料通过溶液法‑烧结法制得，制备方法简便且样品稳定性高，耗时少，耗能少，绿色环保，可以实现批量化生产。

技术领域

本发明涉及一种高分子纳米材料及其制备方法，具体涉及氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近些年来，随着电子工业的迅速发展，使得军事领域中对于飞机、军舰等军事作战装备的要求越来越严格。以及随着人们生活水平的提高，大量的电子仪器设备被使用于人们的日常生活，而这些电子设备所产生的电磁辐射对人类的健康造成了威胁。当前，为了满足军事的应用需求和保护人类的健康，使应用于电子电器领域的聚偏氟乙烯产品具备电磁波吸收和屏蔽功能的研究变得至关重要。

理想的电磁波吸收材料要求材料的厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强等要求。为了满足“薄、轻、宽、强”的综合目标，二维碳材料——石墨烯为代表的介电损耗型吸波材料得到了广泛的研究，且石墨烯因其理论比表面积高，电子迁移率高，稳定性强，可以在电磁波吸收及屏蔽领域做出巨大贡献。但随着对科研成果要求的不断提升，科研人员们发现，由于石墨烯超高的介电性因不易于介磁匹配，导致石墨烯并不十分有利于高吸波性能材料的制备，而应对此问题所采取的最普遍措施是制备具有二维碳基结构的类石墨烯基复合材料。

但由于石墨烯表面原子具有较高的表面能和表面结合能，分散性差且易于形成大的团聚体，在作为聚偏氟乙烯基体的复合材料时极易发生团聚；且具有优异性能的类石墨烯结构的二维碳基材料的制备条件十分苛刻，如工艺复杂、能耗高等。因此，获得一种制备工艺简单、能耗低，且具有优异的电磁波吸收和屏蔽性能的类石墨烯二维碳基结构的聚偏氟乙烯复合材料，是十分必要的。

发明内容

基于此，为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料，具有优异的电磁波吸收和屏蔽性能。

本发明提供了一种制备工艺简单、能耗低的氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1：将三聚氰胺溶液与泊洛沙姆溶液混合，并搅拌、蒸干，获得氮化石墨烯前驱体；

S2：将步骤S1获得的所述氮化石墨烯前驱体，在保护气氛下高温烧结，经冷却，获得氮化石墨烯纳米材料；

S3：将适量的PVDF溶于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，并超声得到透明混合液；

S4：将步骤S2获得的所述氮化石墨烯纳米材料溶于步骤S3获得的所述透明混合液中，并搅拌得到黑色悬浮液，再经蒸发后，获得氮化石墨烯/PVDF纳米复合材料。

聚偏氟乙烯(英文缩写PVDF)，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性。聚偏氟乙烯树脂是氟塑料中最强韧的，抗拉强度大于39MPa，抗冲击强度和耐磨性能良好，具有极其良好的抗紫外线性和耐气候老化性、耐辐射性、耐腐蚀性，广泛应用于电子电器领域。