[发明专利]一种石墨烯/二氧化硅/橡胶复合材料的制备方法

摘要

一种石墨烯/二氧化硅/橡胶复合材料的制备方法属于纳米复合材料领域。本发明提出构建一种石墨烯和二氧化硅的复合填料，同时解决石墨烯和二氧化硅在橡胶中分散难、易团聚的问题。主要方法是在石墨烯和二氧化硅混合的过程中，构建二氧化硅气凝胶，使石墨烯片层均匀分散于二氧化硅气凝胶当中。最终将这种复合粒子和橡胶复合，得到新型的石墨烯/二氧化硅橡胶纳米复合材料，其综合性能高于将石墨烯和二氧化硅分别掺杂于橡胶中的复合材料的性能。

主权项

1.一种石墨烯/二氧化硅/橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤按照如下进行：步骤一：制备前驱体溶液：(1)将氧化石墨烯和水以质量比1:(1～1000)混合后得到氧化石墨烯的溶液，放在超声仪中进一步超声分散，超声的频率为100～5000Hz、温度为0～100℃，超声时间为0.1～4h，得到浓度为1mg/ml～8mg/ml的氧化石墨烯水溶液；(2)将硅源与溶剂以质量比1：(1～100)混合得到混合溶液；用磁力搅拌子或机械搅拌在温度30℃～80℃下进行搅拌，搅拌时间为0.5～2h，搅拌至使其充分相互溶解；步骤二：制备杂化液体凝胶：(1)将步骤一中得到的氧化石墨烯的水溶液与硅源的混合溶液以质量比1:1～500加入到一起，然后再将氧化石墨烯和表面活性剂以质量比1:1～100的比例加入表面活性剂，混合并预搅拌1‑5h，再加入还原剂，继续搅拌1‑5h，同时保持混合液加热恒温在10～80℃，再加入pH＝10～14的碱性催化剂，碱性催化剂与硅源的质量比为1:1～50，边滴加边搅拌，搅拌的时间为15～60min，形成凝胶状物质，得到石墨烯/二氧化硅凝胶；(2)将上述得到的石墨烯/二氧化硅凝胶先反复用溶剂浸泡1～10次；(3)将反复用溶剂浸泡过的石墨烯/二氧化硅液体凝胶放置在室温进行陈化，陈化时间为1～10天；步骤三：制备石墨烯/二氧化硅/橡胶复合材料：将石墨烯/二氧化硅液体凝胶放置在真空干燥箱里，在25～100℃的温度下，抽真空干燥5～24h；干燥后的材料进一步粉碎，得到粉末状复合材料，再加入到橡胶材料中，制备石墨烯/二氧化硅/橡胶复合材料。