[发明专利]超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法

权利要求书

1.超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，将含氟聚合物单体溶解到超临界流体中，利用超临界流体与聚合物单体同时对石墨进行插层，以超临界流体作为聚合介质引发聚合反应生成氟聚物，促进石墨层间距的显著扩大，在超临界压力的快速泄压过程中插层后的石墨最终被快速地层层剥离，制备得到石墨烯分散良好的含氟聚合物导电导热复合材料。

2.根据权利要求1所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，该方法具体采用以下步骤：

(1)将石墨粉、含氟单体倒入盛有有机溶剂的容器中，搅拌混合后送入高压混合器；

(2)将液态二氧化碳泵入高压混合器中，待物料均匀混合后送入高压反应釜；

(3)控制并保持高压反应釜内物料温度和压力，使物料在高压反应釜内停留；

(4)将引发剂泵入到高压反应釜内，并控制高压反应釜中的聚合温度和压力，引发超临界聚合反应；

(5)当聚合反应持续一定时间以后，将物料快速喷入到常压产料罐内；

(6)去除产料罐内的二氧化碳和有机溶剂，得到石墨烯/含氟聚合物复合材料。

3.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的石墨粉和有机溶剂的重量比为1∶0～1∶50。

4.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中

所述的石墨粉为天然石墨粉或膨胀石墨粉，

所述的有机溶剂包括但不限于苯甲酸苄酯、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酷、二甲基乙酰胺、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、1-十二烷基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚矾、异丙醇、N-辛基-2-吡咯烷酮、丙酮中、四氢呋喃、环己烷或甲醇，

所述的含氟单体选自氟代丙烯酸酯单体、氟代烯烃单体、氟代苯乙烯单体、氟化乙烯基醚单体或氟代环氧烷低聚物中的一种或几种，及其与合适的共聚单体的共聚物，其中共聚单体是氟化的或未氟化的。

5.根据权利要求4所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，所述的含氟单体优选1，1-二氢全氟辛基丙烯酸酯、1，1-二氢全氟代辛基甲基丙烯酸酯、2-(N-甲基全氟代辛基磺酰胺)乙基丙烯酸酯、2-(N-乙基全氟代辛基磺酰胺)乙基丙烯酸酯或2-(N-乙基全氟代辛基磺酰胺)乙基甲基丙烯酸酯。

6.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的含氟单体与二氧化碳的用量摩尔比为1∶0.5～1∶50。

7.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(3)中保持高压反应釜内物料温度为25～100℃，压力为7～40MPa，物料在高压反应釜内的停留时间为1～48小时。

8.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的引发剂选自偶氮类化合物和/或过氧类化合物，引发剂的用量为含氟单体摩尔数的0.5～1‰，

所述的偶氮类化合物为2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮二-2，4，4-三甲基戊腈或2，2’-偶氮环己腈，

所述过氧类化合物如全氟过氧化二碳酸二乙酯或全氟过氧化二(2-正丙氧基)丙酰，引发剂优选为2，2’-偶氮二异丁腈。

9.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(4)控制高压反应釜的聚合温度为50～200℃，压力为7～50MPa。

10.根据权利要求2所述的超临界流体原位制备石墨烯/含氟聚合物复合材料的方法，其特征在于，步骤(5)中聚合反应时间为1～48小时。