[发明专利]石墨基高电导复合粉体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电材料领域，特别涉及石墨与金属氧化物纳米或者微米粒子复合的具有高电导(或同时具有磁性及高电导)的复合粉体材料的制备方法。

背景技术

导电粉体材料主要用作吸波材料、电磁屏蔽材料、无线电波隐身材料、导电复合材料等，强磁性粉体材料主要用作磁流体材料、磁流变材料等，兼有导电和强磁性的粉体则应用领域更加广泛。这些粉体在上述领域中最主要的应用方法是用作填料，添加到高分子材料中制成涂料或其它复合型导电、磁性材料，如导电塑料，磁性导电橡胶等。目前，常用的导电或磁性导电填料种类有：金属系粉料、碳系粉料和复合粉料等。

金属系粉料主要有铜粉、银粉和镍粉。其中，铜粉导电性好，但抗氧化性差，价格高；银粉导电性很好，但价格昂贵，存在迁移老化问题；镍粉导电性较好，化学稳定性较高，具有磁性，在金属粉中价格适中，因此应用较广。所有这些金属粉都具有较高密度，用作涂料的填料时，非常容易沉淀。为解决这一问题，可以提高涂料粘度，但这样会使涂料流变性变差；也可以通过减小粉体粒径来部分克服这一缺陷，但是金属粉的抗氧化性能又会随之显著降低，同时导致导电性能恶化。在制备其它复合型导电材料时，高密度也会导致难以混合均匀的问题。此外，由于金属粉的润湿不好且易氧化，作为填料添加到有机物中时，一般都需要经过表面改性和抗氧化处理，比如，用有机硅、有机磷、有机铝或有机胺等进行改性和抗氧化处理，经过表面处理后金属粉导电性能会明显降低。

碳系粉料具有优良的耐候性、化学稳定性以及密度小、价格低、与有机物润湿性好等优点，目前在国内外已得到相当广泛的应用，但是碳系填料导电性能较低，呈抗磁性，一般仅适用于低电导领域，如作为静电屏蔽材料。

复合粉料通常是由导电粉料与磁性粉料机械混合而成，如将石墨粉和Fe₃O₄机械混合。这种方式使粉料具有了磁性，但却降低了其导电性。而且两者表面性能、密度等都不一致，在后续的材料复合工艺中难以制备出性能均一、稳定的复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨基高电导复合粉体材料的制备方法，该制备方法得到的复合粉体材料具有成本低、电导率高、与有机物有良好的相容性的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：石墨基高电导复合粉体材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)前驱体制备：按熔盐法、电化学法或双室双温法进行石墨层间化合物合成，将金属氯化物插入膨胀石墨层中制备得金属氯化物-膨胀石墨层间化合物，将金属氯化物-膨胀石墨层间化合物作为前驱体备用；

2)洗涤干燥：用蒸馏水或乙醇等溶剂将金属氯化物-膨胀石墨层间化合物前驱体中的残留氯化物洗涤干净，过滤，除去滤液，滤筛上的前驱体在70-80℃干燥2-10小时，使前驱体含水量≤3％，得纯净干燥的前驱体；

3)焙烧：将纯净干燥的前驱体于750-1000℃温度下，在惰性气氛、强还原气氛或者真空条件下密闭焙烧2-4小时；

4)骤冷：将焙烧产物取出后立即投入室温下的蒸馏水中骤冷；

5)后处理：将骤冷产物过滤、于100-120℃干燥至含水量≤3％，然后粉碎，得产品。

步骤1)所述的金属氯化物为无水三氯化铁、氯化铜、氯化镍或氯化钴。

所述的膨胀石墨为市售可膨胀石墨经膨化而成，可膨胀石墨可以采用现有的任意一种方法制备，如酸化氧化法。本发明用膨胀石墨作为原料的目的在于可以制备粒度细小，适合用作填料的粉体。如果对粉体粒度没有要求，也可以直接采用天然鳞片石墨作为原料。

本发明所述现有常规的石墨层间化合物合成方法，系指前人已公开发表在各种研究文献和专利上的用于合成石墨层间化合物的方法，如熔盐法、电化学法、双室双温法等。

本发明所述洗涤是用各种能够溶解氯化物但又不使前驱体分解的溶剂，如蒸馏水或乙醇，不断清洗前驱体，使未进入石墨结构层间的残留氯化物含量尽可能降低，从而保证最终产物的纯度。干燥应在≤80℃的温度下进行，以避免前驱体焙烧前分解。在清洗和干燥工序需防止杂质混入。