[发明专利]一种高导电性碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高导电性碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、碳纳米管/石墨烯气凝胶的制备

S1-1、采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯悬浮液；

S1-2、分别称取碳纳米管和步骤S1-1制备的氧化石墨烯悬浮液置于容器中，超声分散3～4h，使得碳纳米管和氧化石墨烯分散均匀，得分散液；

S1-3、向S1-2制备得到的分散液中加入还原剂抗坏血酸，搅拌均匀，在65～90℃下密封6～8h，得到碳纳米管/石墨烯水凝胶；

S1-4、将上述水凝胶先置于去离子水中浸泡2～3天，再用无水乙醇浸泡2～3天,然后分装到称量瓶中并置于冰箱中预冷冻11～13h，将预冷冻好的凝胶放在冷冻干燥机中冷冻干燥36～60h得到碳纳米管/石墨烯气凝胶；

S2、碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备

S2-1、将苯乙烯单体和偶氮二异丁氰引发剂混合并搅拌均匀，得预聚体混合液；所述苯乙烯单体、偶氮二异丁氰的质量配比为20：(0.04～0.07)；

S2-2、将步骤S2-1制备的预聚体混合液滴加到步骤S1制备的气凝胶中，通过真空辅助浸渍的方式，使气凝胶的空隙全部被上述混合物填满；所述苯乙烯单体和偶氮二异丁氰构成的预聚体混合液的用量需要把碳纳米管/氧化石墨烯气凝胶淹没；

S2-3、对填好预聚体混合液的气凝胶升温，使碳纳米管/石墨烯气凝胶与苯乙烯单体进行原位聚合反应，反应后即可得到碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料；

S3、碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的热处理

将步骤S2制备的碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料放入模具中，加热到聚苯乙烯的玻璃化转变温度，然后加压，压缩复合材料高度的10％，自然冷却到室温。

2.利要求1所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-1中氧化石墨烯悬浮液的浓度为8～16mg/mL。

3.根据权利要求2所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为经氧化改性使其表面具有质量比为4～6％的羧基和6～8％的羟基官能团的碳纳米管。

4.根据权利要求1所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-2中碳纳米管与氧化石墨烯的质量配比为(0～1):(1～0)。

5.根据权利要求4所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-2中应先把称取好的碳纳米管在水中超声分散30～50min，然后再和氧化石墨烯悬浮液混合。

6.根据权利要求5所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1-3中抗坏血酸的质量为氧化石墨烯质量的3.5-4.5倍。

7.根据权利要求6所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2-3中聚合反应的反应温度为80～100℃、反应时间为24～48h。

8.根据权利要求7所述碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中加热温度为90～100℃、加压为10～20MPa。

9.一种权利要求1-8任一项所述方法制备得到的高导电性碳纳米管/石墨烯气凝胶/聚苯乙烯复合材料。