本發(fā)明屬于復(fù)合材料的制備方法，更具體涉及一種石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：在石墨烯的應(yīng)用中，石墨烯極易發(fā)生團(tuán)聚，在復(fù)合材料中很難達(dá)到均勻分散，使得添加于復(fù)合材料的石墨烯的作用難以發(fā)揮。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種可提高石墨烯在高聚物中分散性能的一種石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：對(duì)石墨烯進(jìn)行預(yù)處理以減少石墨烯分散進(jìn)入膠乳的阻力，增加石墨烯與乳膠的結(jié)合力；將石墨烯溶解到溶劑中制得混合物A；對(duì)所述混合物A進(jìn)行再處理使所述混合物A中無(wú)氣泡且所述石墨烯在溶劑中均勻分散；對(duì)再處理后的所述混合物A進(jìn)行高壓均質(zhì)處理制得混合物B，所述混合物B中無(wú)顆粒；將所述混合物B加入到膠乳材料中進(jìn)行均質(zhì)處理制得混合物C；對(duì)所述混合物C進(jìn)行干燥處理至所述混合物C中的溶劑被去除，制得石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料。在一些實(shí)施方式中，所述預(yù)處理包括浸潤(rùn)、插層、預(yù)混和超聲。在一些實(shí)施方式中，所述混合物A中還包括表面活性劑或偶聯(lián)劑，所述表面活性劑或偶聯(lián)劑與所述石墨烯的質(zhì)量百分比為0.1％-10％。在一些實(shí)施方式中，所述溶劑選自水、乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、四氫呋喃、二氯甲烷和三氯甲烷中的一種或多種。在一些實(shí)施方式中，所述石墨烯與所述溶劑的質(zhì)量比為0.0175-0.03：1。在一些實(shí)施方式中，所述再處理依次包括砂磨、納米化和過(guò)濾。在一些實(shí)施方式中，所述均質(zhì)的手段為攪拌和超聲，所述高壓均質(zhì)處理的壓力為500-2000Bar，時(shí)間為10-300min。在一些實(shí)施方式中，所述膠乳為半硫化膠乳。在一些實(shí)施方式中，所述干燥處理包括高溫烘干干燥或/和室溫干燥或/和低溫干燥或/和通風(fēng)干燥或/和真空干燥或/和超臨界干燥，所述干燥處理溫度范圍為100-150℃，所述干燥處理的時(shí)間為6-48h。在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱高強(qiáng)度石墨烯膠乳復(fù)合材料包括質(zhì)量百分比為0.1％-0.01％的石墨烯。其有益效果為：石墨烯具有類苯環(huán)結(jié)構(gòu)，根據(jù)相似相容原理，石墨烯在水性溶液中不易于相容與分散。將石墨烯先溶解在溶劑中，再通過(guò)膠乳材料易于制成石墨烯膠乳復(fù)合材料。本發(fā)明通過(guò)高壓均質(zhì)的分散方法使團(tuán)聚的石墨烯均勻分散在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的液態(tài)膠乳中。在高壓的外力作用下，石墨烯層間作用力被消弱，達(dá)到良好的分散狀態(tài)，繼而形成均勻穩(wěn)定的熱傳遞網(wǎng)絡(luò)，使制得的復(fù)合材料導(dǎo)熱均勻。本發(fā)明不僅提高了石墨烯在高聚物中的分散性能，同時(shí)又保持了石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)，防止其被破壞，從而保證了膠乳復(fù)合材料的機(jī)械性能價(jià)值。基于石墨烯材料堆積密度小和比表面積大特點(diǎn)，將石墨烯占導(dǎo)熱高強(qiáng)度石墨烯復(fù)合材料的質(zhì)量百分比控制在0.1％-0.01％之內(nèi)，既能保證石墨烯的性能得到發(fā)揮，又可防止膠乳不具有機(jī)械性能價(jià)值。0.1％-10％的表面活性劑或偶聯(lián)劑的加入可使石墨烯在有機(jī)介質(zhì)中的分散更為均勻，并增加了復(fù)合材料中石墨烯和聚合物間的相容性和結(jié)合力。具體實(shí)施方式實(shí)施例一對(duì)石墨烯進(jìn)行浸潤(rùn)、插層、預(yù)混和超聲的預(yù)處理，通過(guò)在石墨烯層間插入非碳元素的原子、分子、離子甚至原子團(tuán)，使層間距增大，層間作用力減弱，得到在溶液中穩(wěn)定分散的石墨烯，以減少石墨烯分散進(jìn)入膠乳的阻力，增加石墨烯與乳膠的結(jié)合力。再將預(yù)處理過(guò)的175g石墨烯溶解到9825g去離子水中超聲攪拌2h，至石墨烯完全分散制得混合物A。對(duì)混合物A依次進(jìn)行砂磨、納米化和過(guò)濾的再處理，通過(guò)混合物A砂磨細(xì)化處理，然后過(guò)濾去除其中的濾渣，保證混合物A中無(wú)大顆粒，更細(xì)化，使所述混合物A中無(wú)氣泡且石墨烯在溶劑中均勻分散。再通過(guò)納米材料分散機(jī)對(duì)石墨烯水性漿料進(jìn)行高壓均質(zhì)處理使石墨烯水性漿料形成穩(wěn)定均質(zhì)狀態(tài)制得混合物B，高壓均質(zhì)處理壓力為500Bar，時(shí)間為30min，確?；旌衔顱中無(wú)顆粒無(wú)氣泡，使得石墨烯在溶劑分散的更均勻，漿體更細(xì)化。取5g混合物B加入到200g固含量為44％的半硫化膠乳中進(jìn)行超聲均質(zhì)攪拌2h后過(guò)濾，制得混合物C。對(duì)混合物C進(jìn)行干燥處理，干燥處理的時(shí)間為6h，使混合物C中的溶劑被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯含量為0.1％的石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料。下表為本實(shí)施例制得的高強(qiáng)度石墨烯膠乳復(fù)合材料與參考產(chǎn)品-1、參考產(chǎn)品-2和參考產(chǎn)品-3性能對(duì)比。參考產(chǎn)品-1、參考產(chǎn)品-2和參考產(chǎn)品-3均為從市面上購(gòu)得。名稱實(shí)施例一樣品參考產(chǎn)品-1參考產(chǎn)品-2參考產(chǎn)品-3厚度/mm0.050.040.050.04拉伸最大力Fm/N11.18.08.78.2最大變形/mm610538577557斷裂延伸率Eb/％763673721696撕裂最大力Fm/N3.961.242.642.35撕裂強(qiáng)度Ts/MPa56.531.855.141.2從上表中可知，本實(shí)施例制得的石墨烯膠乳復(fù)合材料的拉伸最大力和撕裂最大力明顯增加，顯著增加了乳膠材料的拉伸性能和撕裂性能，使乳膠材料具有較好的撕裂性能。實(shí)施例二對(duì)石墨烯進(jìn)行浸潤(rùn)、插層、預(yù)混和超聲預(yù)處理，通過(guò)在石墨烯層間插入非碳元素的原子、分子、離子甚至原子團(tuán)，使層間距增大，層間作用力減弱，得到在溶液中穩(wěn)定分散的石墨烯，以減少石墨烯分散進(jìn)入膠乳的阻力，增加石墨烯與乳膠的結(jié)合力。再將預(yù)處理過(guò)的175g石墨烯溶解到9825g去離子水中超聲攪拌2h至石墨烯完全分散散制得混合物A。對(duì)混合物A進(jìn)行砂磨、納米化和過(guò)濾的再處理，通過(guò)混合物A砂磨細(xì)化處理，然后過(guò)濾去除其中的濾渣，保證混合物A中無(wú)大顆粒，更細(xì)化，使所述混合物A中無(wú)氣泡且石墨烯在溶劑中均勻分散。再通過(guò)納米材料分散機(jī)對(duì)再處理后的混合物A進(jìn)行高壓均質(zhì)處理使石墨烯水性漿料形成穩(wěn)定均質(zhì)狀態(tài)制得混合物B，高壓均質(zhì)處理壓力為2000Bar，時(shí)間為10min，確?；旌衔顱中無(wú)顆粒無(wú)氣泡，使得石墨烯在溶劑分散的更均勻，漿體更細(xì)化。將8g混合物B加入到400g固含量為44％的半硫化膠乳中，超聲均質(zhì)攪拌2h后進(jìn)行過(guò)濾，制得混合物C。對(duì)混合物C進(jìn)行干燥處理，干燥處理的時(shí)間為24h，使混合物C中的溶劑被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料。本實(shí)施例制得的高強(qiáng)度石墨烯膠乳復(fù)合材料中的0.08％。實(shí)施例三對(duì)石墨烯進(jìn)行浸潤(rùn)、插層、預(yù)混和超聲預(yù)處理，通過(guò)在石墨烯層間插入非碳元素的原子、分子、離子甚至原子團(tuán)，使層間距增大，層間作用力減弱，得到在溶液中穩(wěn)定分散的石墨烯，以減少石墨烯分散進(jìn)入膠乳的阻力，增加石墨烯與乳膠的結(jié)合力。再將預(yù)處理過(guò)的175g石墨烯溶解到9825g去離子水中，超聲攪拌2h，至石墨烯完全溶解制得混合物A。對(duì)混合物A進(jìn)行砂磨、納米化和過(guò)濾的再處理，通過(guò)混合物A砂磨細(xì)化處理，然后過(guò)濾去除其中的濾渣，保證混合物A中無(wú)大顆粒，更細(xì)化，使所述混合物A中無(wú)氣泡且石墨烯在溶劑中均勻分散。再通過(guò)納米材料分散機(jī)對(duì)再處理后的混合物A進(jìn)行高壓均質(zhì)處理使石墨烯水性漿料形成穩(wěn)定均質(zhì)狀態(tài)制得混合物B，高壓均質(zhì)處理壓力為1000Bar，時(shí)間為15min，確?；旌衔顱中無(wú)顆粒無(wú)氣泡，使得石墨烯在溶劑分散的更均勻，漿體更細(xì)化。將4g混合物B加入到320g固含量為44％的半硫化膠乳中，超聲均質(zhì)攪拌2h后進(jìn)行過(guò)濾，制得混合物C。對(duì)混合物C進(jìn)行干燥處理，干燥處理的時(shí)間為48h，使混合物C中的溶劑被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料。本實(shí)施例制得的高強(qiáng)度石墨烯膠乳復(fù)合材料中的0.05％。實(shí)施例四對(duì)石墨烯進(jìn)行浸潤(rùn)、插層、預(yù)混和超聲預(yù)處理，通過(guò)在石墨烯層間插入非碳元素的原子、分子、離子甚至原子團(tuán)，使層間距增大，層間作用力減弱，得到在溶液中穩(wěn)定分散的石墨烯，以減少石墨烯分散進(jìn)入膠乳的阻力，增加石墨烯與乳膠的結(jié)合力。再將預(yù)處理過(guò)的175g石墨烯溶解到9825g去離子水中，超聲攪拌2h，至石墨烯完全分散制得混合物A。對(duì)混合物A進(jìn)行砂磨、納米化和過(guò)濾的再處理，通過(guò)混合物A砂磨細(xì)化處理，然后過(guò)濾去除其中的濾渣，保證混合物A中無(wú)大顆粒，更細(xì)化，使所述混合物A中無(wú)氣泡且石墨烯在溶劑中均勻分散。再通過(guò)納米材料分散機(jī)對(duì)再處理后的混合物A進(jìn)行高壓均質(zhì)處理使石墨烯水性漿料形成穩(wěn)定均質(zhì)狀態(tài)制得混合物B，高壓均質(zhì)處理壓力為1000Bar，時(shí)間為15min，確保混合物B中無(wú)顆粒無(wú)氣泡，使得石墨烯在溶劑分散的更均勻，漿體更細(xì)化。將4g混合物B加入到700g固含量為44％的半硫化膠乳中，超聲均質(zhì)攪拌2h后進(jìn)行過(guò)濾，制得混合物C。對(duì)混合物C進(jìn)行干燥處理，干燥處理的時(shí)間為48h，使混合物C中的溶劑被去除，再倒入模具中在110℃下硫化制得石墨烯增韌膠乳復(fù)合材料。本實(shí)施例制得的高強(qiáng)度石墨烯膠乳復(fù)合材料中的0.01％。以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3