超浓苯丙乳液制备石墨烯/苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯复合导电材料的方法

摘要

本发明是涉及超浓苯丙乳液制备石墨烯/苯乙烯‑甲基丙烯酸丁酯导电复合材料的方法。首先采用改进的Hummurs方法，以天然石墨为原料制备氧化石墨烯，还利用K₂S₂O₈和P₂O₅对本体石墨进行了预氧化处理；然后将其置于冰浴内的浓H₂SO₄中，以KM_nO₄为氧化剂进行氧化处理，之后通过过滤、洗涤、脱水得到氧化石墨烯（GO）；最后用水合肼将其还原得到石墨烯（GNs）。以CaCl₂·2H₂O（wt5%）水溶液为分散相，并且将不同比例的石墨烯加入分散相中，制备石墨烯的分散液，在搅拌的条件下将其逐滴滴加到苯丙乳液油相中，从而制备出石墨烯/苯乙烯‑甲基丙烯酸丁酯复合材料。本方法通过原位聚合的方法，将掺杂的石墨烯包覆在苯丙乳液中，使其分散均匀，纳米石墨烯的聚积，得到的导电通路均匀的复合材料。

主权项

一种超浓苯丙乳液制备石墨烯/苯乙烯‑甲基丙烯酸丁酯复合导电材料的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.首先利用K₂S₂O₈和P₂O₅对本体石墨进行预氧化处理，将5g K₂S₂O₈ 和5gP₂O₅与24ml的浓H₂SO₄放入1L三口瓶中，再加入6g的石墨粉，80℃水浴回流搅拌4h，然后缓慢加入到装有1000mL去离子水的大烧杯中，静置过夜，洗涤干燥；b. 将处理好的石墨放入三口瓶中，加入240ml的浓H₂SO₄，0℃下搅拌分散，分批缓慢加入30gKMnO₄，温度控制在10℃以内，反应1h后，升温至35℃，继续搅拌反应2h；待反应液呈粘稠墨绿色后，冷却至常温，缓慢加入2L去离子水稀释，待反应液冷却至常温呈褐色时，在搅拌下缓慢加入40mL30 wt %的H₂O₂，此时反应液呈亮黄色；搅拌过夜后，搜集滤饼，用300mL10wt%的HCl溶液分散滤饼，并过滤得土黄色固体；最后，用去离子水分散滤饼并洗涤过滤，直至溶液pH值达到中性；将得到的滤饼置于恒温箱60℃干燥24h，得到氧化石墨烯；c. 称取100mg氧化石墨烯粉末分散到100mL去离子水中，超声分散获得棕褐色的氧化石墨烯（GO）水分散液，在分散液中加入一定量的水合肼溶液，控制N₂H₂与GO的质量比为10/7，将反应瓶置于95℃油浴中回流搅拌反应24h，反应产物经过滤、去离子水洗涤和干燥，得石墨烯黑色絮状固体；d．对苯乙烯(St)和甲基丙烯酸丁脂(BMA)进行预处理：将原料苯乙烯和甲基丙烯酸进行置于洗液瓶中用配置好的5wt%NaOH水溶液进行润洗，以去除其中的杂质，避免高分子杂质的诱导效应；每200～300ml用30～50mlNaOH反复洗3～5次，每次10～15分钟，当溶液完全静止分层，进行萃取，去除NaOH的残余液，随后用去离子水洗涤试剂，直至试剂的pH值为中性；将洗过的液体置于烧杯中，加入无水CaCl₂进行干燥密封，静止24小时后放入不透明试剂瓶中密封，保存在不通风的橱柜添加标签待用；e．以浓度5 wt %为CaCl₂·2H₂O的水溶液为分散相，称取一定质量的石墨烯放入分散相中，超声分散0.5h，得到石墨烯的分散液，备用；f．取2g苯乙烯和2g甲基丙烯酸丁酯于烧杯中，油相中含10%的表面活性剂司班80、5%的引发剂偶氮二异丁腈和10%的交联剂三烯丙基异氰脲酸酯；在搅拌的条件下，将石墨烯的分散液缓慢逐滴滴加到单体中，滴加结束后，持续搅拌0.5h；然后将上述乳液转入离心管中，放入60℃恒温水浴锅继续聚合反应24h；通过索氏仪器提纯产物，然后在真空干燥箱70℃下干燥至恒重；按此方法制备含有不同质量分数的石墨烯苯丙聚合物的样品，即石墨烯与单体的质量比为8：100，10：100，12：100，15：100。