[发明专利]一种还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体公开一种还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料及其制备方法。所述复合材料为类豌豆荚结构，包括作为豌豆荚壳的还原氧化石墨烯，以及分散在所述还原氧化石墨烯片层之间的交联阳离子聚苯乙烯微球。本申请通过将交联阳离子聚苯乙烯微球插入到还原氧化石墨烯层中，实现了单层石墨烯结构，改善了氧化石墨烯自因片层多而易团聚的问题；同时交联阳离子聚苯乙烯具有球形结构，规整性好，其与单片层还原氧化石墨烯两者结合，使得还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料具有优异的耐热性，其热分解温度达到393℃，最大瞬时分解温度达到431℃。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种理想功能填料，具有优异的综合性能。研究显示，石墨烯可以在较低添加量的条件下，使聚合物复合材料的机械性能得到较大幅度的提升，与此同时也能赋予聚合物一些特殊的功能，如导电性、导热性以及电磁屏蔽性等。因此，近年有关石墨烯/聚合物复合材料的研究越来越引起人们的关注。

然而，由于石墨烯片层间的强范德华力以及高比表面积，使其容易二次团聚堆积，导致石墨烯/丁腈橡胶复合材料在制备过程中仍然面临着两大难以解决的难题：一是纳米石墨烯填料在聚合物材料中能否达到有效分散而不会轻易团聚；二是纳米填料与聚合物基体之间能否实现较强的界面作用。目前主要通过对石墨烯片层进行修饰改性，提高其在聚合物基体中的分散效果，因此，为保证石墨烯在中聚合物中有效分散且不团聚，且石墨烯与聚合物之间存在较强的界面作用，寻找一种石墨烯片层的修饰改性方法成为研究的重点。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料及其制备方法，不仅保证石墨烯在聚合物中有效分散，而且石墨烯与聚合物之间存在较强的界面作用。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料，所述复合材料为类豌豆荚结构，包括作为豌豆荚壳的还原氧化石墨烯，以及分散在还原氧化石墨烯片层之间的交联阳离子聚苯乙烯微球。

相对于现有技术，本申请提供的还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料具有以下优势：

本申请中还原氧化石墨烯与交联阳离子聚苯乙烯微球通过静电吸引形成类豌豆荚结构，以交联阳离子聚苯乙烯微球为豌豆，以还原氧化石墨烯作为包覆交联阳离子聚苯乙烯微球的豆壳，且因交联阳离子聚苯乙烯微球插入到还原氧化石墨烯层中，打开石墨烯的片层，实现了单层石墨烯结构，从而保证单片层石墨烯在聚合物基体中有效分散且不团聚，同时实现了石墨烯与聚合物之间具有较强的界面作用，使得石墨烯/聚合物复合材料的性能有较大的提高。

本申请中通过交联阳离子聚苯乙烯微球插入到还原氧化石墨烯层中，实现了单层石墨烯结构，改善了氧化石墨烯自因片层多而易团聚的问题，从而使得复合材料不仅具有单片层还原氧化石墨烯在聚合物基体中的优异耐热性和润滑性；同时交联阳离子聚苯乙烯具有球形结构，规整性好，其与单片层还原氧化石墨烯两者结合，使得还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料具有优异的耐热性，其热分解温度达到393℃，最大瞬时分解温度达到431℃。

优选的，所述还原氧化石墨烯与交联阳离子聚苯乙烯微球的质量比为1:0.2～5。

优选的还原氧化石墨烯与交联阳离子聚苯乙烯微球之间的比例，不仅能够提高原料的利用率，避免形成非类豌豆荚结构的复合材料。

优选的，所述交联阳离子聚苯乙烯微球的粒径为500nm～900nm。

优选的聚苯乙烯微球的粒径便于打开石墨烯的片层，使得聚苯乙烯微球穿插到还原氧化石墨烯中形成类豌豆荚结构。

进一步地，本发明还提供所述还原氧化石墨烯聚苯乙烯复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：