[发明专利]一种石墨烯-玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑玻璃及其制备方法，所述石墨烯‑玻璃是由玻璃粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的玻璃粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于玻璃内部的一种石墨烯‑玻璃；所述石墨烯‑玻璃中石墨烯含量占总重量的0.4％～1.5％。所述偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量为玻璃粉末质量的1％～5％。制备的石墨烯‑玻璃可以有效解决石墨烯团聚问题，保证石墨烯均匀分布；石墨烯的添加有效提高玻璃的断裂韧性和强度，扩展了玻璃制品的使用市场。

技术领域

本发明涉及石墨烯-玻璃的制备技术领域，具体涉及一种石墨烯-玻璃及其制备方法。

技术背景

石墨烯是一种单层原子平面材料，通过剥离石墨发现，它由碳原子sp2杂化轨道组成，六角形蜂巢状晶格的材料，具有高比表面积、高强度、高弹性模量、优异的热学和电学性能。石墨烯的优异性能使它成为科学界和工业界关注的焦点。石墨烯的厚度只有0.335nm，不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知所有的导体和半导体都快；石墨烯的理论比表面积高达2630m²/g。石墨烯通常作为材料中的增强相，加入少量便可显著提高材料的电学、热学和力学性能，使得以基于石墨烯的复合材料成为极有前途的超轻、超强和导电等各种性能兼具的未来新型功能材料。

玻璃是性能优异的无机非金属材料，具有不燃、耐高温、绝缘、强度高的优点以及良好的化学稳定性。由于玻璃的优异性能，使得玻璃产品被广泛的应用于各领域，诸如建筑、化工、以及航空、国防等领域。玻璃种类繁多是具有优异性能的无机非金属材料，但同时也存在着性脆、不耐磨的缺点。玻璃的缺点限制其发展空间，通过将石墨烯添加到玻璃中有效提升玻璃的断裂韧性和强度，提高玻璃的应用邻域。

专利号为CN201711109005.8一种有机玻璃用增韧填料的制备方法的发明专利公开了一种有机玻璃用增韧填料的制备方法，包括如下步骤：(1)表面预处理、(2)一次改性处、(3)二次改性处理。此发明制备的填料粒子具有特殊结构能对有机玻璃起到增韧作用，改善有机玻璃的使用品质。

专利号为CN201710740144.4蜂窝状盲孔增韧玻璃的制造方法及其应用的发明专利公开了一种蜂窝状盲孔增韧玻璃的制造方法及其应用。该制造方法是在玻璃表面精雕多个正多边形盲孔后在盲孔固化有机高分子材料。此盲孔可以周期性局部减薄玻璃，提高玻璃的断裂韧性，从而提高抗跌落性能，玻璃上连通的未减薄网状结构彼此连接提供了该背板的强度，而使得不因玻璃较薄强度降低变软，且在正多边形盲孔内固化填充有机高分子材料，使其吸收跌落的冲击能量，更一步提高玻璃断裂韧性。将玻璃热弯后，使用该蜂窝状盲孔增韧玻璃的制造方法可以制备玻璃手机外壳。

综上所述，这两个专利在玻璃增韧方面做出一定的研究进展，但是第一个专利采用氧化铝填料对玻璃增韧效果有限，对玻璃强度的增强效果不佳；第二专利采用结构优化和有机填料并用的方式对玻璃增韧，此工艺对玻璃材质具有一定要求，流程复杂，还不能满足目前的应用现状，因此急需一种石墨烯-玻璃及其制备方法来满足目前的需求。

发明内容

本发明专利的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种石墨烯-玻璃及其制备方法，提高玻璃的断裂韧性和强度，扩展其应用范围。

为实现本发明专利的目的所采用的技术方案是：一种石墨烯-玻璃，所述石墨烯-玻璃是由玻璃粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的玻璃粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于玻璃内部的一种石墨烯-玻璃；所述石墨烯-玻璃的制备方法包括以下步骤：

(1)将偶联剂溶液加入到玻璃粉末中，密封超声处理20～90min，制备成混合浆料；

(2)将氧化石墨烯添加到蒸馏水中超声制备成悬浊液；

(3)将所述悬浊液添加到混合浆料中搅拌30～80min，制备成氧化石墨烯-玻璃复合溶液；