[发明专利]一种吸附用的插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵的制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯应用领域，具体公开了一种吸附用的插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵的制备方法，包括以下步骤：S1、插层石墨烯纳米片的制备：利用鳞片石墨制备出氧化石墨，然后经过水热插层二元醇制备出插层石墨烯纳米片；S2、石墨烯分散液的制备；S3、发泡海绵的制备：将S2中制备的石墨烯分散液与助剂、异氰酸酯通过泵混合发泡得到发泡海绵；S4、海绵成品的制备：将S3中得到的发泡海绵先冷却，然后熟化定型，再经过爆破、裁剪、烘干除味得到海绵成品，即插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵。本发明适应大规模生产的要求，制备中保证了石墨烯的分散，爆破后石墨烯充分的得到暴露和利用，本发明回弹性优，疏水能力强，能较好的吸附室内有害气体。

技术领域

本发明属于石墨烯应用领域，具体是一种吸附用的插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种在外界环境中能稳定存在的二维碳材料，碳原子以六边形网格状排列的单层石墨片层，只有一个原子大小的厚度，它具有很大的比表面积，是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，被誉为新材料之王和黑金。随着石墨烯制备技术的发展，石墨烯的制备成本大大降低，使得石墨烯得到广泛的应用。

石墨烯借助于3D海绵多孔道形式，功能化海绵的结构制成吸附用石墨烯海绵，现有的制备方法，主要的物理吸附法中石墨烯与海绵的结合能力差，重复使用率低，树脂包裹法堵塞了海绵的孔道结构，不利于发挥其吸附性能，石墨烯直接混合发泡法制备的材料石墨烯分布不均匀，且发泡成闭孔结构不利于吸附。

因此需要研发一种从其吸附性能上能提高的石墨烯海绵的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸附用的插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵的制备方法，通过制备适合海绵中应用的少层片状插层石墨烯，再将少层插层石墨烯用砂磨机分散到聚醚多元醇中，保证石墨烯能均匀分散；发泡材料熟化后开孔爆破的过程，使石墨烯充分的暴露，既增加了石墨烯的暴露面积又提高了石墨烯的利用率；本发明的所述制备方法具有绿色、便捷、原子产率高、适应大规模工业化生产等优点，且改性海绵材料中石墨烯的分散性好，添加量大，海绵的回弹性优，疏水能力强，对空气重的甲苯和酮类气体具有较好的吸附效果，可以应用于空气净化材料。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种吸附用的插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵的制备方法，所述方法包括以下步骤：

S1、插层石墨烯纳米片的制备：利用鳞片石墨制备出氧化石墨，然后经过水热插层二元醇制备出插层石墨烯纳米片；

S2、石墨烯分散液的制备：将S1中制备的插层石墨烯纳米片分散在粘度大的聚醚多元醇中，在砂磨机中分散得到石墨烯分散液；

S3、发泡海绵的制备：将S2中制备的石墨烯分散液与助剂、异氰酸酯通过泵混合发泡得到发泡海绵；

S4、海绵成品的制备：将S3中得到的发泡海绵先冷却，然后熟化定型，再经过爆破、裁剪、烘干除味得到海绵成品，即插层石墨烯共混聚氨酯开孔海绵。

优选的，所述S1中插层石墨烯纳米片采用氧化的方法制备，即冰水浴条件下，利用改进的Hummers方法制备出氧化石墨烯，然后加入二元醇，在200℃条件下水热4h，得二元醇插层的少层氧化石墨烯纳米片，即插层石墨烯纳米片。

优选的，所述改进的Hummers方法包括以下步骤：

T1、准备质量比例为1:3:3的200目鳞片石墨、硝酸钠和高猛酸钾，并且将硝酸钠和高锰酸钾各平均分成三份；

T2、然后向装有200目鳞片石墨的反应器内各分三次加入硝酸钠和高猛酸钾，边加入边搅拌；

T3、当搅拌1h后升温至90℃，恒温回流1h，待溶液变成深褐色后，分别用过氧化氢(30％)和10％盐酸离心洗涤三次。

优选的，所述二元醇为乙二醇或1，4-丁二醇。