[发明专利]一种类两面神石墨烯/天然胶乳复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及提供一种天然胶乳/类两面神石墨烯复合膜及其制备方法，利用类两面神石墨烯亲水部分提供的水分散性，将类两面神石墨烯水分散液按比例与天然胶乳混合搅拌均匀，即得到稳定分散的天然胶乳/类两面神石墨烯分散液类两面神石墨烯的氧化程度不对称分布，一端呈亲水性，具有良好的水分散性；另一端呈疏水性，保留石墨烯的性质，使得复合膜具有优异的机械性能和电性能。

【技术领域】

本发明涉及一种类两面神石墨烯/天然胶乳复合膜的制备方法，属于天然胶乳纳米复合水分散液的制备领域。

【背景技术】

石墨烯是一种单原子厚度的二维碳材料，因其超高的导热性、非凡的电子传输和机械性能而常用于制备高性能的天然胶乳/石墨烯复合膜。

然而由于石墨烯片间的范德华力较强，石墨烯-橡胶界面相互作用较弱，未改性的石墨烯片在天然胶乳基体中难以均匀分散，导致复合材料的最终性能较差。氧化石墨烯表面富含含氧官能团，具有优异的水分散性，因此与天然胶乳具有良好相容性，采用乳液共混法制备天然胶乳/氧化石墨烯复合膜后原位还原，所得的天然胶乳/石墨烯复合膜石墨烯分散均匀且性能优异。然而，氧化石墨烯的制备需要大量浓硫酸、高锰酸钾等强氧化性试剂，造成水污染；另外，还原氧化石墨烯常用的水合肼、硼氢化钠、氢碘酸等试剂价格贵且具有高毒性或生产危险性，并不适合实际生产应用。最后，浸泡薄膜原位还原复合膜中氧化石墨烯的方法不适用于天然胶乳厚制品或需浸涂在织物上的制品中氧化石墨烯的还原，易造成还原不均匀或者污染织物的问题。

基于以上几点，寻找一种既可在天然胶乳基体均匀分散又无需还原的石墨烯材料是非常有意义的。

【发明内容】

现有技术中天然胶乳/石墨烯复合膜制备时，为提高石墨烯的分散性而使用氧化石墨烯，而氧化石墨烯的制备及还原过程不适合实际生产应用，并且采用氧化石墨烯与天然胶乳复合，所得膜导电性能差。

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种天然胶乳/类两面神石墨烯复合膜及其制备方法，利用类两面神石墨烯亲水部分提供的水分散性，将类两面神石墨烯水分散液按比例与天然胶乳混合搅拌均匀，即得到稳定分散的天然胶乳/类两面神石墨烯分散液；

本发明的另一目的在于提供一种石墨烯在天然胶乳中稳定均匀分散的方法。

本发明将类两面神石墨烯水分散液按比例均匀分散在天然胶乳基体中，混合搅拌均匀，通过天然胶乳中配合剂、碱性环境及后硫化温度的作用下，将类两面神石墨烯氧化的部分进行原位还原，成膜，硫化即得天然胶乳/类两面神石墨烯复合膜。类两面神石墨烯的氧化程度不对称分布，一端呈亲水性，具有良好的水分散性；另一端呈疏水性，保留石墨烯的性质，使得复合膜具有优异的机械性能和电性能。

优选的是，将类两面神石墨烯水分散液按比例均匀分散在天然胶乳基体中，混合搅拌均匀后，倒入模具中，干燥，从模具上取下复合膜，硫化即得天然胶乳/类两面神石墨烯复合膜。

优选的是，硫化为加热硫化，所用设备为真空干燥和鼓风干燥中的任意一种或两种；

优选的是，硫化的温度为80-110℃，时间为0.5-2h。

优选的是，通过浸渍、浇铸或者抽滤成膜；

所述的浸渍成膜是指将浸渍模具浸入天然胶乳-类两面神石墨烯复合水分散液中，再提拉成膜，提拉速度为2-10mm/min；

所述的浇铸成膜是指将天然胶乳-类两面神石墨烯复合水分散液倒入模具中，25-60℃条件下成膜；

所述的抽滤成膜是指将天然胶乳-类两面神石墨烯复合水分散液置于流动场条件下减压抽滤成膜。

优选的是，所述的混合搅拌均匀是指类两面神石墨烯水分散液与天然胶乳的混合是在连续搅拌的条件下进行，搅拌速率为200-2000r/min，搅拌时间为5-120min，温度为10-40℃，并且控制复合膜中类两面神石墨烯含量为0.1-10wt％。