[发明专利]一种纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物及其制备方法，该方法步骤为：(1)用Hummer法制备氧化石墨烯；(2)石墨烯气凝胶的制备；(3)将氢氧化钠(NaOH)和尿素溶解在蒸馏水中，得到纤维素溶解液；将纤维素溶解于上述纤维素溶解液中，得到纤维素溶液；将上述石墨烯气凝胶置于上述得到的纤维素溶液中，再放在真空箱中抽真空，使纤维素渗透到石墨烯气凝胶孔洞中；然后取出，在乙醇中浸泡，用去离子水清洗，热压，得到纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物。该制备方法工艺简单，原料来源广泛，且对环境无污染；该复合物是三维形貌结构，构筑连续的三维导热通路，能提高复合物的导热率，其导热率达到1.7W/(m*K)，其硬度达到170MPa。

技术领域

本发明涉及一种导热复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物及其制备方法。

背景技术

纤维素塑料具有高拉伸强度、弯曲强度、热稳定性和较低的热膨胀系数等诸多优点，与生活中常用的塑料相比，更具优势，同时还具有绿色环保等优点。但是传统的高分子材料具有极低的导热系数，因此纤维素塑料的导热性也较差，而这样的缺点将会限制纤维素的应用领域。

石墨烯作为一种二维碳材料，具有优异的导热和导电性能。因此，石墨烯常用作填料，与不同的聚合物复合来提高复合物的导热性，是一种理想的导热填料。但是，由于二维石墨烯片层之间具有π-π堆积和范德华力的作用，易发生团聚作用，导致复合物的导热性能下降。例如，中国专利，授权公告号为CN103740092B，公开了“一种高导热石墨烯、尼龙复合材料及其制备方法”，该方法将石墨烯粉末与尼龙粒子混合并在研磨机中研磨，再与氮化硼、抗氧剂、抗水解剂、耐高温剂、增韧剂混合挤出切粒。该方法使石墨烯均匀地分散在基体中，又能够使石墨烯与尼龙之间的界面粘接力变强，相容性提高。然而，该方法虽然能使导热系数有所提高，但是将诸多添加剂一起混合，存在无法混合均匀的问题，填料在基体中分散不均匀，复合材料的导热性和硬度下降。

发明内容

本发明的目的是针对有技术存在的不足，提供一种纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物及其制备方法，该制备方法简便易行，制备的复合物具有良好的导热性及硬度。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物，其特征在于，该复合物由纤维素和石墨烯组成，复合物的添加量为1%-20%，纤维素的质量百分数为80%-99%，各组分之和为100% 。

所述的纤维素的溶解液由氢氧化钠(NaOH)和尿素组成。

一种纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物的制备方法，包括以下步骤：

(1). 用Hummer法制备氧化石墨烯；

(2). 石墨烯气凝胶的制备：

(2-1). 将上述步骤(1)制得的氧化石墨烯分散到水中，配置成浓度为2mg/ml-10mg/ml的氧化石墨烯分散液；

(2-2). 将步骤(2-1)得到的氧化石墨烯分散液置于高压釜中，在100℃～500℃下反应1～48h，冷却后取出，得到水凝胶，然后将水凝胶冷冻干燥48 h，得到石墨烯气凝胶；

(3). 纤维素塑料/石墨烯气凝胶复合物的制备：

(3-1). 将5～9g的氢氧化钠(NaOH)和9～14g的尿素溶解在100g蒸馏水中，得到纤维素溶解液；

(3-2). 将1～15g纤维素在-10℃～-12℃下溶解于上述步骤(3-1)得到纤维素溶解液中，得到浓度为1%-15%的纤维素溶液；