本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，特別涉及一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒土是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，其晶體呈針狀、纖維狀集合體，單根纖維晶的直徑在20nm左右，長度可達(dá)幾個(gè)μm，是一種天然的一維納米材料。在涂料行業(yè)中，可以使用凹凸棒土來彌補(bǔ)某些增稠劑和分散劑的不足，已取得較好的效果。凹凸棒土可用作涂料的增稠劑、阻流劑和均化劑，尤其適用于外墻涂料、屋面涂料、結(jié)構(gòu)涂料和膠凝涂料。其中導(dǎo)電凹凸棒土還可以作為一種功能材料，在抗靜電涂料中具有廣泛的應(yīng)用。
石墨烯是單層碳原子緊密堆積而形成的炭質(zhì)新材料，是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，厚度只有0.335nm，是目前世界上最薄的二維材料，它是構(gòu)筑其它維度碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的基本單元。石墨烯體積電阻只有約10-6ω·cm，比銅或銀更低，為目前世界上電阻率最小即導(dǎo)電性最好的材料。另外，石墨烯還具有良好的導(dǎo)熱性（導(dǎo)熱率為5000w（m·k）、高強(qiáng)度高達(dá)130gpa、高透明度（對(duì)自然光的吸收率只有2.3%左右）和超大的比表面積（2630m2/g）。由于石墨烯具有上述優(yōu)異的性能，使其擁有良好的市場前景。為降低石墨烯的使用成本，可以通過化學(xué)方法在凹凸棒土包覆石墨烯形成復(fù)合導(dǎo)電粉體，從而降低生產(chǎn)成本。
聚噻吩是一種重要的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料，其分子鏈中存在共軛結(jié)構(gòu)，由于其具有良好的溶解性、導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，易于制備以及其α，β位上能夠連接各種基團(tuán)使其性質(zhì)多變的特點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。近年來，聚噻吩與無機(jī)材料的復(fù)合物因性能優(yōu)異、易制備、在空氣中可穩(wěn)定存在、復(fù)合后有較高的導(dǎo)電性和機(jī)械性能等特點(diǎn)引起了科研工作者的極大興趣，聚噻吩與無機(jī)物形成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料，不僅因?yàn)闊o機(jī)物的引入而改善其原有性能，而且因聚噻吩與無機(jī)物之間的協(xié)同作用，使得復(fù)合材料的性能優(yōu)于單一組分性能的簡單加和，甚至展示出新的功能。因此，因此，本發(fā)明研究了一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，通過在凹凸棒土表面形成以石墨烯為內(nèi)導(dǎo)電層和以聚噻吩為外導(dǎo)電層，使其不僅具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能，還具有良好的柔韌性、耐熱性、和化學(xué)穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明在凹凸棒土表面形成以石墨烯為內(nèi)導(dǎo)電層和以聚噻吩為外導(dǎo)電層，使其不僅具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能，還具有良好的柔韌性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照質(zhì)量比1:5-10稱取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:30-40將氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超聲分散20-40min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超聲分散30-50min，高純氬氣吹掃1-2h后置于300-500w碘鎢燈下并配置420nm的截止型濾光片濾去紫外光，開啟光源進(jìn)行光催化還原石墨烯包覆，照射2-3h后關(guān)閉光源，抽濾，濾餅依次用去離子水和無水乙醇洗滌3-4次，在60-70℃干燥5-7h，研磨，過篩，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照質(zhì)量比稱取1:0.4-0.6石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩單體；然后按照固液比將1:30-40將上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超聲分散20-30min，得漿液a；再將噻吩單體溶于20-30倍體積的氯仿中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得溶液b；
（3）在冰浴以及機(jī)械攪拌下將溶液b加入到漿液a中，再加入無水氯化鐵，控制無水氯化鐵與噻吩單體的摩爾比為4:1，機(jī)械攪拌8-10h，反應(yīng)完成后室溫下將溶劑氯仿蒸干，再用摩爾濃度為1mol/l的鹽酸溶液處理3-4次，至濾液為無色，水洗，抽濾，50-60℃真空干燥20-24h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料。
步驟（1）中所述的氧化石墨烯采用改進(jìn)hummers法制備而得。
步驟（1）中所述的乙醇水溶液體積分?jǐn)?shù)為20-30%。
步驟（1）中所述的超聲功率為200-300w。
步驟（2）中所述的超聲功率為150-250w。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明采用光催化還原氧化石墨烯對(duì)凹凸棒土進(jìn)行包覆，使得在凹凸棒土表面形成一層石墨烯內(nèi)導(dǎo)電層，然后以噻吩為單體、氯化鐵為氧化劑，采用原位化學(xué)氧化聚合法對(duì)石墨烯包覆凹凸棒土再進(jìn)行包覆，在石墨烯包覆凹凸棒土表面形成一層聚噻吩外導(dǎo)電層，使制得的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料不僅具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能，還具有良好的柔韌性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，可廣泛用于制作抗靜電涂料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照質(zhì)量比1:5稱取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:30將氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超聲分散20min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超聲分散30min，高純氬氣吹掃1h后置于300w碘鎢燈下并配置420nm的截止型濾光片濾去紫外光，開啟光源進(jìn)行光催化還原石墨烯包覆，照射3h后關(guān)閉光源，抽濾，濾餅依次用去離子水和無水乙醇洗滌3次，在60℃干燥7h，研磨，過篩，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照質(zhì)量比稱取1:0.4石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩單體；然后按照固液比將1:30將上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超聲分散20min，得漿液a；再將噻吩單體溶于20倍體積的氯仿中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得溶液b；
（3）在冰浴以及機(jī)械攪拌下將溶液b加入到漿液a中，再加入無水氯化鐵，控制無水氯化鐵與噻吩單體的摩爾比為4:1，機(jī)械攪拌8h，反應(yīng)完成后室溫下將溶劑氯仿蒸干，再用摩爾濃度為1mol/l的鹽酸溶液處理3次，至濾液為無色，水洗，抽濾，50℃真空干燥24h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料。
步驟（1）中所述的氧化石墨烯采用改進(jìn)hummers法制備而得。
步驟（1）中所述的乙醇水溶液體積分?jǐn)?shù)為20%。
步驟（1）中所述的超聲功率為300w。
步驟（2）中所述的超聲功率為150w。
實(shí)施例2
一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照質(zhì)量比1:8稱取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:35將氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超聲分散30min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超聲分散40min，高純氬氣吹掃1.5h后置于400w碘鎢燈下并配置420nm的截止型濾光片濾去紫外光，開啟光源進(jìn)行光催化還原石墨烯包覆，照射2.5h后關(guān)閉光源，抽濾，濾餅依次用去離子水和無水乙醇洗滌3次，在65℃干燥6h，研磨，過篩，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照質(zhì)量比稱取1:0.5石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩單體；然后按照固液比將1:35將上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超聲分散25min，得漿液a；再將噻吩單體溶于25倍體積的氯仿中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍萌芤篵；
（3）在冰浴以及機(jī)械攪拌下將溶液b加入到漿液a中，再加入無水氯化鐵，控制無水氯化鐵與噻吩單體的摩爾比為4:1，機(jī)械攪拌9h，反應(yīng)完成后室溫下將溶劑氯仿蒸干，再用摩爾濃度為1mol/l的鹽酸溶液處理3次，至濾液為無色，水洗，抽濾，55℃真空干燥22h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料。
步驟（1）中所述的氧化石墨烯采用改進(jìn)hummers法制備而得。
步驟（1）中所述的乙醇水溶液體積分?jǐn)?shù)為25%。
步驟（1）中所述的超聲功率為250w。
步驟（2）中所述的超聲功率為200w。
實(shí)施例3
一種聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照質(zhì)量比1:10稱取氧化石墨烯和凹凸棒土，然后按照固液比1:40將氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超聲分散40min，得氧化石墨烯分散液，再向氧化石墨烯分散液中加入凹凸棒土，超聲分散50min，高純氬氣吹掃2h后置于500w碘鎢燈下并配置420nm的截止型濾光片濾去紫外光，開啟光源進(jìn)行光催化還原石墨烯包覆，照射2h后關(guān)閉光源，抽濾，濾餅依次用去離子水和無水乙醇洗滌4次，在70℃干燥5h，研磨，過篩，即得石墨烯包覆凹凸棒土；
（2）按照質(zhì)量比稱取1:0.6石墨烯包覆凹凸棒土和噻吩單體；然后按照固液比將1:40將上述制得的石墨烯包覆凹凸棒土加入到氯仿中，超聲分散30min，得漿液a；再將噻吩單體溶于30倍體積的氯仿中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍萌芤篵；
（3）在冰浴以及機(jī)械攪拌下將溶液b加入到漿液a中，再加入無水氯化鐵，控制無水氯化鐵與噻吩單體的摩爾比為4:1，機(jī)械攪拌10h，反應(yīng)完成后室溫下將溶劑氯仿蒸干，再用摩爾濃度為1mol/l的鹽酸溶液處理4次，至濾液為無色，水洗，抽濾，60℃真空干燥20h，即得所需的聚噻吩/石墨烯/凹凸棒土導(dǎo)電復(fù)合材料。
步驟（1）中所述的氧化石墨烯采用改進(jìn)hummers法制備而得。
步驟（1）中所述的乙醇水溶液體積分?jǐn)?shù)為30%。
步驟（1）中所述的超聲功率為200w。
步驟（2）中所述的超聲功率為250w。