[发明专利]一种导热多孔混杂复合材料的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种导热多孔混杂复合材料的制备方法，本发明公开一种导热多孔混杂复合材料的制备方法，利用油包水型Pickering乳液界面张力，将氧化石墨烯‑碳纳米管混杂材料组装成为三维连续碳纳米材料网络，经油相单体聚合、脱水干燥后，获得导热多孔聚合物基复合材料。本发明公开的导热多孔混杂复合材料结构和性能可通过控制碳纳米混杂稳定剂组成和用量进行调控，适用于多种单体，可以制成片、板、膜、涂料和胶粘剂等不同形式，所需设备简单，成本低廉，工艺操作方便。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种导热多孔混杂复合材料的制备方法。

背景技术

结构功能一体化是当前航空航天领域对复合材料提出的新课题。聚合物多孔材料，即泡沫聚合物，具有相对密度低、比强度高、比表面积大以及减震抗冲、隔音降噪、耐腐蚀等优异的物理性能，并且通过改变化学组成和制备工艺可以对其性能、孔隙率和孔结构进行调控，目前，聚合物多孔材料已经在交通运输、建筑结构、机械和化工领域得到广泛应用。与聚合物泡沫相比，多孔聚合物基复合材料除了具有常规多孔材料的共性特征以外，由于功能性增强体的引入，不但提高了力学性能，而且在结构和功能方面具有更高的可设计性。多孔聚合物基复合材料可制成片、板、膜、涂料和胶粘剂等不同形式，作为结构材料和功能材料，在航空、航天等领域展现出广阔的应用前景。

当前，诸如外加发泡剂法、自身反应产生发泡剂法、热分解不稳定链段法、模板法、相转化法等目前广泛应用的传统聚合物泡沫制备方法仍然适用制备多孔聚合物基复合材料，但制备工艺复杂和结构/功能单一等问题限制了多孔聚合物基复合材料的进一步应用。

发明内容

本发明提供一种导热多孔混杂复合材料的制备方法，利用油包水型Pickering乳液两相界面能作为驱动力，把氧化石墨烯-碳纳米管混杂材料组装成为三维连续宏观网络，经聚合、脱水干燥后获得导热多孔聚合物基复合材料。

一种导热多孔混杂复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯在二甲基亚砜溶剂中超声分散，得到氧化石墨烯分散液；

(2)将碳纳米管加入到步骤(1)所得的氧化石墨烯分散液中，超声分散后得到碳纳米管-氧化石墨烯分散体系；

(3)将2-甲基咪唑加入至步骤(2)所得的氧化石墨烯-碳纳米管分散体系中，超声分散后，加热至155℃并保持7.5小时，然后冷却至室温，经离心分离、洗涤、真空干燥，获得氧化石墨烯-碳纳米管混杂材料；

(4)将步骤(3)所得的氧化石墨烯-碳纳米管混杂材料加入至液态单体或预聚物中，室温下超声分散后作为油相；

(5)将pH值为3～4盐酸作为水相，并在磁力搅拌下，将其滴加至步骤(4)所得的油相中，制得由氧化石墨烯-碳纳米管混杂材料稳定的油包水型Pickering乳液；

(6)将油包水型Pickering乳液放置在鼓风干燥箱内，升温至65～75℃，并保温24小时，制得导热多孔混杂复合材料。

进一步地，步骤(1)中所述氧化石墨烯的直径为20μm～80μm，氧化石墨烯分散液的浓度为1～10mg/ml。

进一步地，步骤(2)中所述碳纳米管为表面羧基修饰碳纳米管或表面氨基修饰碳纳米管或表面羟基修饰碳纳米管，所述碳纳米管为单壁或双壁或多壁碳纳米管。

进一步地，步骤(2)中所述氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为5:1～2:1。

进一步地，步骤(3)中所述2-甲基咪唑的加入量为氧化石墨烯质量的3倍。

进一步地，步骤(4)中所述氧化石墨烯-碳纳米管混杂材料的加入量为油相质量的1.5％。

进一步地，步骤(5)中所述液态单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯，并以偶氮二异丁腈作为引发剂，所述引发剂用量为单体质量3％。