[发明专利]一种石墨烯包覆钛酸盐新型复合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯包覆钛酸盐新型复合物，至少由以下重量百分比数的组份制成：0.01～10％石墨烯，80～98.99％钛酸盐，1～10％偶联剂。还提供了该石墨烯包覆钛酸盐新型复合物的制备方法。该复合物将石墨烯包裹在钛酸盐表面对其改性，流动性好、不易破碎、不易堵塞进料口，可通过表面包覆的含有丰富官能团的还原氧化石墨烯进一步进行表面修饰改性，且石墨烯在导热导电韧性方面的特性赋予了钛酸盐新的功能。

技术领域

本发明属于石墨烯新材料和复合材料领域，具体涉及一种新型结构功能一体化复合材料用的石墨烯包覆钛酸盐的新型复合物及其制备方法。

背景技术

钛酸盐产品种类繁多，按其组成可分为碱金属钛酸盐、碱土金属钛酸盐、稀土金属钛酸盐等，具有十分卓越的物理、化学和光学性能，在当代材料科学领域中占有重要位置，特别是高性能复合材料。钛酸盐的形貌包括片状、晶须状、颗粒状等。

碱金属钛酸盐是一种性能十分优异的合成无机材料，化学性能十分稳定，具有优异的力学性能和独特的物理特性。凭借其高强度、高硬度、高模量、高耐热性等性能在增强塑料、耐磨材料、耐热材料中有广泛的应用。其中，隧道结构钛酸盐晶须具有优良的滑动性能和制动效果，可替代易致癌的石棉制成的摩擦材料，被用于设计制造各种高级轿车和轻型车的刹车片。层状结构钛酸盐也是优异的耐摩擦材料，其不仅在高温区耐磨性能比隧道结构晶须状钛酸盐稳定，而且对人体更加无毒无害。但是，碱金属钛酸盐作为填充材料，耐磨性不够，特别是高温时磨损速度较快；在基体中流动性差，在制备摩擦材料时容易在进料通道壁上进行沉积从而堵塞通道，这些缺陷限制了其进一步的应用。

钛酸盐系列新材料除了拥有优异的耐摩、增强性能外，还具有反红外辐射、催化活性、物理化学稳定性等优异性能。一些层状钛酸盐是宽带半导体材料和催化材料，能利用层状空间作为合适的反应点以抑制逆反应、提高反应速率，而进一步用过渡金属部分取代三钛酸盐和四钛酸盐中的一部分钛可制得多孔催化材料。一些钛酸盐还具有高反红外辐射性能，可应用于制备高温器部件及装备的耐热涂层，延长使用寿命。但以上这些应用，都需要钛酸盐能够稳定均一的分散在有机或无机相中，使得钛酸盐和基体很好的连接，才能制备出性能优良的材料。但事实上钛酸盐在基体中的分散性和流动性并不好，究其原因在于钛酸盐表面的官能团只有少量羟基，因此改性的效果不明显，限制了其在复合材料中的进一步应用。

石墨烯是一种基本结构单元为苯环结构，拥有理想的六边形格子平面的新型二维碳材料，其众多优异的物理化学性质逐渐被发掘。石墨烯室温条件下的电子迁移率可达2×10⁵cm²·V^-1·s^-1，显示出超强的电学性能；单层石墨烯的透光率达到97.7％，展现出优异的光学性质；石墨烯拥有超高的理论比表面积，达到2630m²·g^-1；石墨烯是目前已知材料中强度和硬度最高的材料，其弹性模量为1.1TPa，抗拉强度为125GPa；石墨烯的理论热导率高达5000W·m^-1·K^-1,，是目前已知导热性能最好的材料。因此，石墨烯可以用来制备性能有的新型复合材料或作为高性能材料单独使用，已被列为本世纪重点发展的新兴战略材料，应用潜力巨大。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种石墨烯包覆钛酸盐新型复合物及其制备方法，以改善钛酸盐作为复合材料的填充材料时存在的问题，并弥补钛酸盐作为结构增强材料之外的功能性缺失，为发展新型结构功能一体化复合材料奠定材料基础。

技术方案：本发明提供的一种石墨烯包覆钛酸盐新型复合物，至少由以下重量百分比数的组份制成：0.01～10％石墨烯，80～98.99％钛酸盐，1～10％偶联剂。