[发明专利]多孔石墨烯/聚合物复合结构、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种多孔石墨烯/聚合物复合结构、其制备方法及应用，属于纳米材料科技领域。

背景技术

高性能聚合物复合物在电子工业，建筑建材行业，拥有巨大应用空间，例如高导热率聚合物已经作为导热胶，供暖管等热界面材料应用，高导热率聚合物制备一般是将导热填料加入聚合物中，通过混合过程使导热填料形成通路从而得到高导热率复合物。目前常用的导热填料有银粉、铜粉、镍粉、三氧化二铝、氮化硼和石墨等，但是其往往存在或是价格偏高，或是导热系数偏低，或是添加量过大等缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种多孔石墨烯/聚合物复合结构，其具有导热性能优良，成本低等特点，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供一种制备前述多孔石墨烯/聚合物复合结构的方法，其工艺简单，易于实施。

本发明的又一目的在于提供前述多孔石墨烯/聚合物复合结构在导热，静电屏蔽，电磁屏蔽等方面的应用。

为实现上述发明的目的，本发明采取如下技术方案：

一种多孔石墨烯/聚合物复合结构，包括主要由多孔石墨烯与一种以上聚合物和/或聚合物单体形成的复合物。

作为较为优选的实施方案之一，所述复合物包含0.1wt％-99wt％多孔石墨烯。

进一步的，所述多孔石墨烯的层数在1-100层，径向尺寸为1μm-1000μm，并且所述多孔石墨烯中的孔洞的直径在1nm到1000nm之间。

所述多孔石墨烯可选自但不限于氧化石墨烯、氧化还原石墨烯或插层膨胀石墨烯。

所述插层膨胀石墨烯的膨胀方式可选自但不限于热膨胀或微波膨胀。

所述聚合物可选自但不限于聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、环氧树脂、硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、橡胶树脂、聚乙二醇、聚碳酸酯、聚酰亚胺或尼龙。

所述复合物的最终形态可选自但不限于弹性体、塑料或粘流体。

如上所述多孔石墨烯/聚合物复合结构的制备方法包括：将一种以上聚合物和/或聚合物单体与多孔石墨烯复合，形成目标产品，其中所采用的复合方式包括单螺杆或双螺杆熔融加工、注塑、吹塑、熔融纺丝、溶液纺丝、静电纺丝、静电喷涂、粉末冶金、溶液共混或高速机械搅拌分散方式。

作为较为优选的实施方案之一，该制备方法包括：将一种以上聚合物与多孔石墨烯混合加工热处理，获得目标产品，所述聚合物原料的形态包括粒料、液态、高弹态或粉末状。

如上所述多孔石墨烯/聚合物复合结构在制备导热、静电屏蔽或电磁屏蔽材料或器件中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：通过将多孔石墨烯与聚合物等按照一定比例复合，经多种简单加工方式形成多孔石墨烯/聚合物复合结构，工艺简单，原料来源广泛，易于规模化实施，成本低廉，且安全环保，不会排放有毒有害废物，且所获产品具有优良的热学、电学等性能，在导热、散热、导电、抗静电、电磁屏蔽等领域有广阔应用前景。

附图说明

图1是本发明的一种多孔石墨烯/聚合物复合结构的制备工艺示意图；

图2是本发明实施例1中所获产物(多孔石墨烯/聚合物复合结构)的扫描电镜照片。

具体实施方式

如前所述，鉴于现有技术的不足，本发明旨在提供一种多孔石墨烯/聚合物复合结构、其制备方法及应用。

进一步的讲，作为较为优选的实施方案之一，参照图1，本发明可以是通过将多孔薄层石墨烯与聚合物按一定比例，经过一种或多种加工方式形成复合结构材料(即，多孔石墨烯/聚合物复合结构)。该复合结构材料可以多种成品形态，如浆料、涂料、薄膜、垫、管、棒等应用于导热、散热、导电、抗静电、电磁屏蔽等领域中。

前述多孔石墨烯为1-100层，尺寸为10nm-1000μm，孔径在1nm-1000nm，多孔石墨烯在复合体系的含量为0.1-99wt％。多孔石墨烯由氧化石墨烯，还原的氧化石墨烯，液相化学解离石墨烯，插层膨胀石墨烯，其中插层膨胀石墨烯膨胀方式包括热膨胀，微波膨胀，电化学膨胀，化学反应膨胀中的一种或多种打孔制备。

前述聚合物包括聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩，环氧树脂，硅橡胶，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，高密度聚乙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇，聚丙烯酸，酚醛树脂，聚甲基丙烯酸甲酯，聚酰胺，橡胶树脂，聚乙二醇，聚碳酸酯，聚酰亚胺，尼龙等聚合物或单体的及其混合物。