[发明专利]一种石墨烯导电材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电材料的制备技术领域，具体涉及一种石墨烯导电材料的制备方法。

背景技术

石墨材料具有加工精度高和表面效果好的优点，特别是在精密、复杂、薄壁、高硬材料的模具型腔加工中有着较大的优势。石墨材料与铜相比，有着消耗少、放电速度快、重量轻以及热膨胀系数小等优越性，因此逐渐替代铜电极成为放电加工材料的主流。石墨放电比铜快2-3倍，材料不易变形，在薄筋电极的加工上优势明显，铜的软化点在1000℃左右，容易因受热而产生变形，石墨的升华温度为3650℃左右，相比而言，石墨材料热膨胀系数只有铜材的1/30。

石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。由于石墨烯优异的物理性质，已被应用在诸如柔性电子、传感器、医疗、射频天线等领域，制备高质量，同时具有低成本，绿色高效的石墨烯系列产品越来越成为研究的热点。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。石墨烯的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。为了获得较高的电导率，通常要在聚合物基体中加入高体积分的填料，由此不但造成复合材料在生产过程中加工流动性变差，而且导致复合材料力学性能下降、生产成本增加。

综上所述，因此需要一种更好的导电材料来改善现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯导电材料的制备方法，本发明制备的导电材料成本低廉、电学性能优异、可大规模生产。

本发明提供了如下的技术方案：

一种石墨烯导电材料的制备方法，包括以下制备方法：

a、对石墨烯进行预处理，然后加入到质量体积比为3-5％的乙基纤维素的乙醇溶液中，搅拌均匀得到混合溶液；

b、向混合溶液中加入质量百分数为35-45%的双氧水，在冰浴条件下进行超声波分散30-45min，得到分散溶液；

c、向分散溶液中加入去离子水，在5000-7000r/min的转速下离心分离15-20min，移除上清液，得到沉淀物；

d、将沉淀物置于60-80℃下干燥20-25min，再加入到乙醇溶液中，并滴加还原剂，在100-120℃加热并搅拌30-40min，得到混合物一；

e、向混合物一中滴加质量浓度为35-45％的氨水调节pH值在8-9，再次超声分散50-60min，得到混合物二；

f、向混合物二中加入聚乙烯和粘合剂，搅拌均匀后，缓慢滴加盐酸溶液调节pH值在4-5，再置于80-90℃下干燥12-24h，再塑造成型，即可得到成品。

优选的，所述步骤a的石墨烯预处理方法为：在-5℃下，将石墨烯加入到95-98%浓硫酸中，缓慢搅拌10-15min，再加入固体硝酸钠，搅拌1-2h，再加入高锰酸钾，搅拌反应3-5h即可。

优选的，所述步骤b的冰浴条件为：在0℃的冰水中进行反应。

优选的，所述步骤c的沉淀物采用10-12％的HCl水溶液清洗，直至滤液中无硫酸根。

优选的，所述步骤d的还原剂为水合肼、硼氢化钠、硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、氢溴酸和乙二胺中的任一种或多种的混合。

优选的，所述步骤e离心分散得到混合物二需移除上清液，并采用玻璃纤维滤膜过滤去除杂质溶剂。

优选的，所述步骤f的聚乙烯在80-90℃下干燥20-40min，再机械研磨成粉末，粉末粒径在1-3mm。

优选的，所述步骤f的粘合剂为丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的任一种或多种的混合。

本发明的有益效果是：

本发明的制备方法简单、原材料成本低廉、易操作，对制备机器没有特殊要求，因此适合工业化大规模生产制造。

本发明将传统的石墨烯加工方法进行优化改进，多次对石墨烯产生氧化和还原反应，有效地减少最终产品石墨烯的团聚，并且减少有机溶剂的使用，避免使用的溶剂的浪费，节约成本。

本发明制备的导电材料电导率高、电化学性能优异，易于加工，可广泛应用于电子导体、光伏和电子元器件等领域。

具体实施方式

实施例1

一种石墨烯导电材料的制备方法，包括以下制备方法：

a、对石墨烯进行预处理，然后加入到质量体积比为5％的乙基纤维素的乙醇溶液中，搅拌均匀得到混合溶液；

b、向混合溶液中加入质量百分数为35-45%的双氧水，在冰浴条件下进行超声波分散30-45min，得到分散溶液；