羧基化氧化石墨烯摻雜聚苯胺制備導(dǎo)電復(fù)合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種羧基化氧化石墨烯摻雜聚苯胺制備導(dǎo)電復(fù)合材料的方法。采用羧基化氧化石墨烯作為酸性介質(zhì)通過化學(xué)氧化法摻雜制備高導(dǎo)電聚苯胺，再將制備的高導(dǎo)電聚苯胺采用溶劑法混合其它導(dǎo)電填料，通過溶劑蒸發(fā)最終固化形成高導(dǎo)電復(fù)合材料。本發(fā)明方法的制備工藝簡單，設(shè)備簡單，所制備的導(dǎo)電復(fù)合材料密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜，且成型方便，可制成各種導(dǎo)電型材，制備的導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率高達(dá)90S/cm以上，已經(jīng)超過大部分常用金屬的電導(dǎo)率，接近于銅，能代替金屬導(dǎo)電材料在許多特殊領(lǐng)域應(yīng)用。
【專利說明】羧基化氧化石墨烯摻雜聚苯胺制備導(dǎo)電復(fù)合材料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能高分子材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種羧基化氧化石墨烯摻雜 聚苯胺制備導(dǎo)電復(fù)合材料的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石墨烯具有高強(qiáng)度、優(yōu)異的生物相容性、高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、耐熱耐化學(xué)穩(wěn)定性等近 年來倍受材料界的關(guān)注。常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V · s，又比納米碳管或硅晶 體高，而電阻率只約10_6 Ω · cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因?yàn)樗?電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代 電子元件或晶體管。
[0003] 高分子導(dǎo)電材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜以及電導(dǎo)率可在十多 個數(shù)量級的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，不僅可作為多種金屬材料和無機(jī)導(dǎo)電材料的代用品， 而且已成為許多先進(jìn)工業(yè)部門和尖端【技術(shù)領(lǐng)域】不可缺少的一類材料。自發(fā)明導(dǎo)電聚乙炔材 料來，相繼開發(fā)出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類化合物、聚苯胺、聚噻吩等能導(dǎo)電的高分子 材料。
[0004] 本發(fā)明提供采用羧基化氧化石墨烯作為酸性介質(zhì)通過化學(xué)氧化法摻雜制備高導(dǎo) 電的聚苯胺，得到具有高導(dǎo)電聚苯胺采用溶劑法混合其它導(dǎo)電填料，通過溶劑蒸發(fā)最終固 化形成高導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。本發(fā)明的這個思路未見文獻(xiàn)報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種羧基化氧化石墨烯摻雜聚苯胺制備導(dǎo)電復(fù)合材料的方 法。
[0006] 本發(fā)明的思路：采用羧基化氧化石墨烯作為酸性介質(zhì)通過化學(xué)氧化法摻雜制備高 導(dǎo)電聚苯胺，再將制備的高導(dǎo)電聚苯胺采用溶劑法混合其它導(dǎo)電填料，通過溶劑蒸發(fā)最終 固化形成高導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0007] 具體步驟為： (1)按照如下質(zhì)量比稱取原料，苯胺：羧基化氧化石墨烯：過氧化氫：過氧化苯甲酰： 去離子水=2?20:1?10:0. Γο. 5:0. Γο. 5:70?95。
[0008] (2)依次在反應(yīng)釜中加入步驟（1)稱取的去離子水、羧基化氧化石墨烯和苯胺，開 啟攪拌，以50(Γ5000赫茲的頻率超聲波振動分散Γ5小時，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入步驟 (1)稱取的過氧化氫和過氧化苯甲酰，升溫至6(Γ100?反應(yīng)2?10小時，將得到的產(chǎn)物過濾， 用鹽酸洗滌5飛次，然后水洗至濾液基本無色為止，所得產(chǎn)物在60°C下，真空干燥48小時， 得到黑色產(chǎn)物即為摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺。
[0009] (3)按照如下質(zhì)量比稱取原料，步驟（2)制得的摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺：鍍 銀短切聚酯纖維：炭黑：金屬箔片：消泡劑：甲基吡咯烷酮=20?50:3?15:10?30:3?KhO-iHeO。
[0010] (4)將步驟（3)稱取的摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺溶解于甲基吡咯烷酮中制得 溶液，然后加入攪拌桶中，開啟攪拌，攪拌速率為20(Γ2000轉(zhuǎn)/分鐘，最后在溶液中依次加 入步驟（3)稱取的炭黑、鍍銀短切聚酯纖維、金屬箔片和消泡劑，混合均勻后模具澆注，在 5(Tl00°C，抽真空，除去溶劑，即制得導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0011] 本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明方法的制備工藝簡單，設(shè)備簡單。
[0012] (2)本發(fā)明方法制備的導(dǎo)電復(fù)合材料密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜，且成 型方便，可制成各種導(dǎo)電型材。
[0013] (3)本發(fā)明方法制備的導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率高達(dá)90S/cm以上，已經(jīng)超過大部分 常用金屬的電導(dǎo)率，接近于銅，能代替金屬導(dǎo)電材料在許多特殊領(lǐng)域應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 ： 本實(shí)施例使用的主要原料為：苯胺(工業(yè)級)、羧基化氧化石墨烯（自制)、過氧化氫(工 業(yè)級)、過氧化苯甲酰(工業(yè)級)、去離子水(工業(yè)級)、鍍銀短切聚酯纖維(工業(yè)級)、炭黑(工業(yè) 級)、金屬箔片(銅箔，工業(yè)級)、消泡劑(工業(yè)級)、甲基吡咯烷酮(工業(yè)級)。
[0015] 具體步驟為： (1)分別稱取7千克苯胺、2千克羧基化氧化石墨烯、0. 5千克過氧化氫、0. 5千克過氧 化苯甲酰和90千克去離子水。
[0016] (2)依次在反應(yīng)釜中加入步驟（1)稱取的去離子水、羧基化氧化石墨烯和苯胺，開 啟攪拌，以3000赫茲的頻率超聲波振動分散3小時，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入步驟（1)稱取 的過氧化氫和過氧化苯甲酰，升溫至85°C反應(yīng)5小時，將得到的產(chǎn)物過濾，用鹽酸洗滌5次， 然后水洗至濾液基本無色為止，所得產(chǎn)物在60°C下，真空干燥48小時，得到黑色產(chǎn)物即為 摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺。
[0017] (3)分別稱取3. 5千克步驟（2)制得的摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺、0. 5千克鍍 銀短切聚酯纖維、1千克炭黑、0. 45千克金屬箔片、0. 05消泡劑和4. 5千克甲基吡咯烷酮。
[0018] (4)將步驟（3)稱取的摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺溶解于甲基吡咯烷酮中制得 溶液，然后加入攪拌桶中，開啟攪拌，攪拌速率為1500轉(zhuǎn)/分鐘，最后在溶液中依次加入步 驟（3)稱取的炭黑、鍍銀短切聚酯纖維、金屬箔片和消泡劑，混合均勻后模具澆注，在60°C， 抽真空，除去溶劑，即制得導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0019] 對本實(shí)施例制得的導(dǎo)電復(fù)合材料進(jìn)行電導(dǎo)率檢測，其平均電導(dǎo)率為96S/cm，密度 1. 69g/cm3,質(zhì)輕、導(dǎo)電性能優(yōu)良。
[0020] 實(shí)施例2 ： 本實(shí)施例使用的主要原料為：苯胺(工業(yè)級)、羧基化氧化石墨烯（自制)、過氧化氫(工 業(yè)級)、過氧化苯甲酰(工業(yè)級)、去離子水(工業(yè)級)、鍍銀短切聚酯纖維(工業(yè)級)、炭黑(工業(yè) 級)、金屬箔片(銅箔，工業(yè)級)、消泡劑(工業(yè)級)、甲基吡咯烷酮(工業(yè)級)。
[0021] 具體步驟為： (1)分別稱取6. 5千克苯胺、1. 5千克羧基化氧化石墨烯、0. 3千克過氧化氫、0. 3千克 過氧化苯甲酰和91. 4千克去離子水。
【權(quán)利要求】
1. 一種羧基化氧化石墨烯摻雜聚苯胺制備導(dǎo)電復(fù)合材料的方法，其特征在于具體步驟 為： (1)按照如下質(zhì)量比稱取原料，苯胺：羧基化氧化石墨烯：過氧化氫：過氧化苯甲酰： 去離子水=2?20: Γιο: 0. Γο. 5:0. Γο. 5:70?95 ； (2)依次在反應(yīng)釜中加入步驟（1)稱取的去離子水、羧基化氧化石墨烯和苯胺，開啟攪 拌，以50(Γ5000赫茲的頻率超聲波振動分散Γ5小時，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入步驟（1)稱 取的過氧化氫和過氧化苯甲酰，升溫至6(Γ100?反應(yīng)2?10小時，將得到的產(chǎn)物過濾，用鹽 酸洗滌5飛次，然后水洗至濾液基本無色為止，所得產(chǎn)物在60°C下，真空干燥48小時，得到 黑色產(chǎn)物即為摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺； (3)按照如下質(zhì)量比稱取原料，步驟（2)制得的摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺：鍍銀短 切聚酯纖維：炭黑：金屬箔片：消泡劑：甲基吡咯烷酮=20?50:3?15:10?30 :3?10:0. Γ?: 30?60 ； (4)將步驟（3)稱取的摻雜羧基化氧化石墨烯聚苯胺溶解于甲基吡咯烷酮中制得溶 液，然后加入攪拌桶中，開啟攪拌，攪拌速率為20(Γ2000轉(zhuǎn)/分鐘，最后在溶液中依次加 入步驟（3)稱取的炭黑、鍍銀短切聚酯纖維、金屬箔片和消泡劑，混合均勻后模具澆注，在 5(Tl00°C，抽真空，除去溶劑，即制得導(dǎo)電復(fù)合材料。
【文檔編號】C08K13/06GK104046021SQ201410297901
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月29日
【發(fā)明者】郭棟, 徐旭, 黃超, 李靜靜, 凌敏 申請人:桂林理工大學(xué)