[发明专利]一种利用石墨烯复合材料制备膨胀石墨的方法

说明书

本发明公开了一种利用石墨烯复合材料制备膨胀石墨的方法，其采用的原料有：石墨烯粉、特种石墨粉、鳞片石墨；插层试剂，高氯酸、高锰酸钾、去离子水；制备方法包括以下步骤：原料的碾磨、干混、炭化、化学插层、石墨膨胀、脉冲分级得到的产品。本发明的工艺可以提高成品的耐压性、柔韧性、可塑性和自润滑性、比表性、吸附性、抗高低温、抗腐蚀、抗辐射特性、抗震特性、电导率、抗老化、抗扭曲的特性。

技术领域

本发明涉及石墨材料领域，特别是涉及一种利用石墨烯复合材料制备膨胀石墨的方法。

背景技术

石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构。层平面上的碳原子以强有力的共价键结合，而层与层间以范德华力结合，结合非常弱，而且层间距离较大。因此，在适当的条件下，酸、碱金属、盐类等多种化学物质可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物(简称 GIC)。这种层间化合物在加热到适当温度时，可瞬间迅速分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质，即膨胀石墨。

膨胀石墨最先由德国人发现，1841年，将天然石墨浸泡在浓 HNO3 和浓H2SO4的混合液中，数小时后取出烘干，发现石墨发生了膨胀现象。美国联合碳化物公司在1963年首先申请可膨胀石墨制造技术专利并于1968年进行工业化生产。

由于膨胀石墨结构松散，多孔而呈蠕虫状，因而具有优异的液相吸附性能，良好的可塑性，较好的柔韧性、延展性以及密封性，因此被广泛应用于高能电池、环保、机械、化工、航空航天、原子能等领域。

目前膨胀石墨已经获得了广泛的应用，但是各个厂家的生产工艺基本上是保密或者受到专利保护，从而使得申请人无法进行生产、研究。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种利用石墨烯复合材料制备膨胀石墨的方法，其成品表面能高、吸附性能强。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用石墨烯复合材料制备膨胀石墨的方法，包括如下步骤：

S1、原料，石墨烯粉、特种石墨粉、鳞片石墨；插层试剂：高氯酸、高锰酸钾、去离子水；

所述石墨烯的纯度：99%；

所述特种石墨粉的粒度D50为1-10μm，纯度≥95%；

所述鳞片石墨的粒度D50为1-5μm，纯度≥85%；

所述插层试剂中高氯酸和粉料的比为1-10:1（L:kg）；高锰酸钾和粉料的比为1-10:1（L:kg）；

所述粉料:石墨烯粉:特种石墨粉:石墨鳞片的重量比为45:30:25；

按重量百分含量计，所述石墨烯的粒径范围与含量为：

1.00<粒径≤0.50μm 15-20wt%；

0.50<粒径≤0.30μm 20-25wt%；

0.30<粒径≤0.10μm 15-20wt%；

0.10<粒径≤0.05μm 40-50wt%；

所述石墨烯的粒径范围与含量优选为：

1.00<粒径≤0.50μm 20wt%；

0.50<粒径≤0.30μm 25wt%；

0.30<粒径≤0.10μm 15wt%；

0.10<粒径≤0.05μm 40wt%；