[发明专利]一种石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备方法，步骤如下：向三口烧瓶中加入蒸馏水和PVP，溶解后加入苯乙烯；将AIBA溶于蒸馏水中，加入到三口瓶中，通氮气，升温至64‑66℃反应25‑27h，冷却至室温，离心洗涤，干燥得聚苯乙烯微球；将氧化石墨烯溶于蒸馏水中，超声，将PS微球溶于蒸馏水中，超声后，将石墨烯溶液和PS的悬浮液混合，再超声，然后将混合液加入到三口烧瓶中，升温至94‑96℃后加入水合肼，反应7‑8h，反应结束后冷却至室温，离心，用蒸馏水离心洗后干燥；将得到的粉料于100‑110℃下压制成热压样品，冷却即得。该方法简便、易操作，制备的石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料导热系数大。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯因其在光学、电学、热学等各方面表现出的优异性能，成为目前研究最多的一种碳同素异形体。石墨烯仅由一层呈共轭排列的碳原子组成，是一种具有蜂窝状结构的二维平面材料。作为二维的单层碳原子晶体，石墨烯以声子作为热量传递的载体，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子模式，使得声子以弹道－扩散的方式传递。石墨烯特殊的声子传热模式使得其表现出优异的导热特性，实验测试其导热系数可高达5300W/(m·K)，已经远远超过了银、铜等金属材料和氮化铝、氮化硼等无机非金属材料。高分子材料由于其结晶度低，晶体缺陷多热导率很低。以聚合物为基体，将高导热的材料填充到聚合无基体中，制备高分子复合材料是目前改善高分子材料导热性能最常用的方法。填充性的复合导热材料，填料在基体中的分散状态很大程度上影响着材料的整体导热率。为了改善填料的分散状态，研究者们通过各种方法改善填料在基体中的分散或使填料有序排列，使填料更易在集体中形成导热通路。

对于填充型的复合导热材料，当导热填料的填料量达到渗流阈值以上时，导热填料在基体中形成有效的导热通路时，导热系数才能得到明显提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备方法。

本发明通过下面技术方案实现：

一种石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：在三口烧瓶中，加入90-100份蒸馏水和3-5份PVP，搅拌，待PVP溶解后加入20-30份经过纯化处理的苯乙烯，以450r/min的转速搅拌35-45min；将1-3份AIBA溶解于20-30份蒸馏水中，再加入到三口瓶中，通氮气40-50min，随后升温至64-66℃反应25-27h，反应结束后冷却至室温，并用甲醇和蒸馏水离心洗涤3-5次，真空干燥后得到聚苯乙烯微球；将5-15份氧化石墨烯溶于90-100份蒸馏水中，超声处理2.5-3.5h，将10-20份PS微球溶于90-100份蒸馏水中，超声处理35-45min后，将石墨烯溶液和PS的悬浮液混合，再超声40-50min，超声后将混合液加入到三口烧瓶中，升温至94-96℃后加入60-70份质量分数为80%的水合肼，于101-103℃下反应7-8h，反应结束后冷却至室温，离心，用蒸馏水离心洗涤4-6次后干燥得到水合肼还原的石墨烯包覆PS微球；将粉料于100-110℃下压制成热压样品，冷却即得；各原料均为重量份。

优选地，所述的制备方法中，以450r/min的转速搅拌40min。

优选地，所述的制备方法中，通氮气45min。

优选地，所述的制备方法中，随后升温至65℃反应26h。

优选地，所述的制备方法中，升温至95℃。

优选地，所述的制备方法中，于102℃下反应7.5h。

优选地，所述的制备方法中，将粉料于105℃下压制成热压样品。

本发明技术效果：

该方法简便、快捷、易操作，制备的石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料导热系数大，可大规模制备。