[发明专利]基于三维石墨烯改性的塑料复合材料及其制备

摘要

本发明涉及材料技术领域，具体公开了一种基于三维石墨烯改性的塑料复合材料，包括质量百分含量为95％‑99.9％的塑料基材和0.1％‑5％三维石墨烯。三维石墨烯是二维石墨烯片的三维结构组装体，不但具有石墨烯优异的导电、导热和力学性能，还具有柔韧性、多孔性、高活性表面积等独特的性质，能够与基体材料紧密接触，使得三维石墨烯在塑料基材中可以均匀分布，增强了塑料制品的导电性、导热性和机械性能。

主权项

一种基于三维石墨烯改性的塑料复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1)通过改进的Hummers方法制备氧化石墨烯；所述改进的Hummers方法制备氧化石墨烯，包括预氧化和氧化和剥离；所述预氧化为：将质量份为1份的天然石墨、3‑10份浓硫酸、0.5‑0.9份的K2S2O8及P2O5混合加热至80℃，反应6h，用超纯水清洗至中性得到预氧化石墨；所述氧化为：0℃下，将氧化石墨与6‑20份的浓硫酸混合，在搅拌下逐渐加入1‑3份的KMnO4，在此过程中控制混合物温度在20℃以下；再将混合物升温至35℃，搅拌2h后，加入20‑50份超纯水，继续搅拌15min，最后加入40‑150份超纯水结束反应；接着，加入2份30％H2O2，将混合物用10％HCl离心清洗以除去多余的金属离子，得到的沉淀用超纯水反复离心清洗至溶液呈中性；剥离：为了剥离氧化石墨，得到的产物用400w的细胞粉碎仪超声30min，13000rpm离心取上清液，90℃温度下进行24h干燥，得到黑棕色的氧化石墨烯；步骤2)三维石墨烯的制备：将步骤1)制备的氧化石墨烯超声分散在超纯水中，浓度为1‑2mg/ml，之后转移到反应釜中160‑200℃反应20‑24h，水洗，得到三维还原氧化石墨烯水凝胶，冷冻干燥；步骤3)将步骤2)制得的三维石墨烯和塑料基材在高速搅拌机中混合2‑15min，再加入双螺杆挤出机中共混造粒，挤出机温度设定在170‑280℃，制得三维石墨烯改性的塑料复合材料；其中，塑料基材的质量百分含量为95％‑99.9％，三维石墨烯的质量百分含量为0.1％‑5％。