[发明专利]一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及复合材料制备领域，公开了一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法，包括步骤：1)氧化石墨烯的制备；2)物料准备；3)银纳米粒子负载的石墨烯材料的制备：4)载银石墨烯环氧树脂复合材料的制备，本发明采用天然鳞片石墨为原料制备出单层的氧化石墨烯，然后通过原位还原法将银纳米粒子负载到石墨烯材料上，并通过硼氢化钠等还原剂和进一步的热还原移除石墨烯上含氧基团，修复其共扼结构，调控还原程度得到不同电导率和耐热性能的载银石墨烯复合材料，载银石墨烯与环氧树脂复合后生成的复合材料结合了三者的性能优势，使其同时具备优异的热学、力学性能以及良好的导电性能。

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，尤其是涉及一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料，断裂强度比钢材还要高200倍，还有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；同时石墨烯具有巨大的理论比表面积，物理化学性质稳定还具有优异的导电性，可以降低内阻。正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”。但是目前，高质量的石墨烯产量有限，而且高质量的石墨烯成本较高，所以可以通过石墨烯与其他材料复合来增加其在新能源、电子、新材料等方面的应用前景。

环氧树脂(EP)作为常用的树脂基体，具有优异的粘接性能、力学强度、耐热、耐候、耐化学、耐老化性能以及较小的固化收缩率、良好的耐介质性被广泛的应用于各个领域，是目前世界上热固性树脂中使用量最大的品种之一。但其固化后含有大量的环氧基团，交联密度过高，故所得制品呈脆性，并且耐冲击性差，作为传统的高分子材料其导电导热性能也较差。石墨烯作为新兴的二维纳米材料，在导电和导热性能上和环氧树脂恰好互补，因此，如果能够结合性能优越的GE与EP材料的优势，制备出新的复合材料和新型功能器件，将兼具两者的优点，实现其在更多领域中的应用，带来巨大经济效益的同时也将对节能环保事业的发展和推广做出巨大贡献。

目前，虽然研究人员在复合材料的制备、表征和应用研究等方面都取得了丰硕的成果。但是，围绕进一步改善和创新石墨烯复合材料的组合模式、制备方法、多功能化以及多领域应用等方向依然有待进一步深入。关于石墨烯复合材料的研究大多集中于由两种不同性质的材料，通过一定的物理或化学方法，组成在宏观上具有新性能的材料。例如，有些科研工作者将氧化石墨烯与环氧树脂材料进行复合制备了力学和热学性能较好却不能导电的复合材料。也有一些科学工作者将石墨烯与各种银纳米材料进行复合得到了电学性能较好的复合材料，但其力学和热学性能均较差。这两种方法都不能满足透明导电导热材料的多功能用途。还有一些科研工作是通过叠加、插入、掺杂等方法对石墨烯材料进行修饰和改性。但是这些尝试所制备的石墨烯纳米复合材料效果并不好，主要原因是石墨烯表面呈惰性，它既不亲水也不亲油使得其与其他材料复合比较困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对上述现有技术的不足，提供一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法，通过原位还原法将银纳米粒子负载到石墨烯材料上，再与环氧树脂材复合，从而将石墨烯、环氧树脂和银纳米粒子三者的性能优势结合在一起，充分发挥其协同效应，使得得到的复合材料具有优异的热学和力学性能，同时也具备良好的导电性能。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)氧化石墨烯的制备：

使用天然鳞片石墨为原料制备出单层的氧化石墨烯材料；

2)物料准备：

以质量份计，取以下物料：