[发明专利]一种使用气相沉积石墨烯来实现高温橡胶导电的方法

说明书

本发明涉及一种使用气相沉积石墨烯来实现高温橡胶导电的方法，属于石墨烯复合导电材料应用领域。该技术利用等离子体增强气相沉积（PECVD）方法在高温橡胶最上层上沉积石墨烯薄膜，利用石墨烯的导电能力、柔性以及延展性，通过石墨烯与高温橡胶的紧密结合，实现高温橡胶与石墨烯在拉伸或拧转时产生同步应变，使得橡胶在不同形态下都具有导电能力，从而改变电学、稳定性等多方面的功能特性。并且这种导电能力可以在不同的形状或温度条件下稳定的存在，效果明显，方法简单。

技术领域

本发明涉及一种使用气相沉积石墨烯来实现高温橡胶导电的方法，属于石墨烯复合导电材料应用领域。

背景技术

石墨烯独特的结构和优异的性能，使其在改善材料的热性能、力学性能和电学性能等方面具有很大的潜力，已成为复合材料领域研究的热点。由于石墨烯具有优异的电学性能使之非常适用于导电复合材料的制备，把石墨烯作为组分之一来复合其他功能性材料，可以获得多功能的导电复合材料。石墨烯导电复合材料的研究是石墨烯研究领域的重要组成部分，可广泛应用于超级电容器电极、导电薄膜材料、燃料电池、锂离子电池电极等领域。

为了实现橡胶材料的导电能力，人们通常采用镀金属膜、掺杂等方法，但这些方法大多制备困难，成本高昂，难于控制且会明显降低橡胶的使用期限。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明首次利用石墨烯的柔性和导电能力，采用PECVD方法将石墨烯与高温橡胶紧密结合，改变了高温橡胶的导电性，提供一种使用气相沉积石墨烯来实现高温橡胶导电的方法，作为石墨烯复合导电材料的新应用。

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种使用气相沉积石墨烯来实现高温橡胶导电的方法，包括掺杂纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒的丙烯酸酯橡胶的制备步骤和气相沉积的石墨烯表面膜的制备步骤；气相沉积的石墨烯表面膜包覆于掺杂纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒的丙烯酸酯橡胶表面；

高温橡胶基底的制备步骤中，以丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯为主单体，主单体、硫化点单体甲基丙烯酸环氧丙酯、纳米Cu复合Ni片、纳米GaIn颗粒与溶剂混合形成单体混合溶液，对单体混合溶液加热至恒温并加入引发剂，取样，对所取样品脱水并干燥，得到掺杂纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒的丙烯酸酯橡胶；

气相沉积的石墨烯表面膜的制备步骤中，通过等离子体增强气相沉积(PECVD)方法将石墨烯膜沉积于掺杂纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒的丙烯酸酯橡胶表面。

掺杂纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒的丙烯酸酯橡胶的制备过程包括以下步骤：

(1)将丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯提纯，去除阻聚剂及其它杂质，冷藏，备用；

(2)将步骤(1)中所得的主单体丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸甲酯以及硫化点单体甲基丙烯酸环氧丙酯、纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒，与溶剂混合形成单体混合溶液；其中Ga与In原子比为1:10-10:1；

(3)对步骤(2)中所得的单体混合溶液进行搅拌，并将搅拌反应釜里的空气排空；

(4)对步骤(3)中所得的单体混合溶液进行油浴加热，当单体混合溶液的温度恒定在设置温度不变时加入引发剂，并开始取样，每隔3-10分钟取样一次；

(5)反应过程保持在2个小时以上，实验结束后对所取样品脱水，将样品真空烘干至恒重，得到掺杂纳米Cu复合Ni片与纳米GaIn颗粒的丙烯酸酯橡胶。

气相沉积的石墨烯表面膜的制备过程包括以下步骤：