本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體涉及一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、不斷增加的功率密度和智能電子產(chǎn)品的小型化對(duì)電子設(shè)備的熱管理提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。各種二維材料引起了研究者們的興趣。其中，六方氮化硼具有類石墨結(jié)構(gòu)，被稱為白色石墨，它具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，良好的電絕緣性和擊穿強(qiáng)度，以及對(duì)氣體和液體有良好的不滲透性。但是與石墨層內(nèi)的c-c鍵相比，除了b-n之間的共價(jià)鍵外，還有部分帶有離子鍵性質(zhì)的lip－lip作用，這使得原本適用于石墨烯或過(guò)渡金屬硫化物的剝離方法都無(wú)法有效地對(duì)六方氮化硼進(jìn)行剝離，尤其是環(huán)保且適合工業(yè)化生產(chǎn)的少層或單層氮化硼納米片的制備方法仍需要繼續(xù)探索。

2、目前為止，主要有兩種策略來(lái)獲得氮化硼納米片：自下而上和自上而下的方法。自下而上的方法中，氮化硼納米片通常通過(guò)化學(xué)技術(shù)直接合成，該方法可制備高質(zhì)量的氮化硼納米片，但其收率低、合成條件苛刻、存在環(huán)境污染、不適合大規(guī)模生產(chǎn)等問(wèn)題。相比較看，自上而下方法更利于氮化硼納米片大規(guī)模生產(chǎn)。其中，超聲液相剝離是制備氮化硼納米片中相對(duì)容易、經(jīng)濟(jì)且可擴(kuò)展的方法，但該方法剝離效率不高，且存在環(huán)境污染問(wèn)題。因此，研究出一種綠色、高效、成本低廉、操作簡(jiǎn)單的氮化硼納米片剝離方法很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種利用魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法及應(yīng)用，該方法在魔芋葡甘聚糖的輔助下利用超聲處理或球磨工藝實(shí)現(xiàn)了二維片層納米材料的高效剝離，同時(shí)魔芋葡甘聚糖在剝離過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維片層納米材料的原位表面改性；該剝離方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)，此外，利用魔芋葡甘聚糖植物膠特性，可制備二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖導(dǎo)熱高分子復(fù)合薄膜。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

3、一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法，包括以下步驟：

4、(1)配制魔芋葡甘聚糖溶液：稱取魔芋葡甘聚糖粉末，加入去離子水中制得魔芋葡甘聚糖溶液；

5、(2)剝離二維片層納米材料：稱取二維片層納米材料，然后將二維片層納米材料分散到步驟(1)制得的魔芋葡甘聚糖溶液中，經(jīng)超聲處理或球磨處理，得到二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖分散液；

6、(3)將步驟(2)中的二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖分散液進(jìn)行離心分離，得到上層分散液和下層沉淀物，將離心后的下層沉淀物進(jìn)行干燥處理，即制得剝離后的二維片層納米材料產(chǎn)物。

7、所述的二維片層納米材料為氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢和石墨片狀材料的其中一種。

8、步驟(1)中，所述的葡干聚糖溶液的濃度為1-7mg/ml。

9、步驟(2)中，所述的二維片層納米材料與魔芋葡甘聚糖的質(zhì)量之比為0.05～0.5。

10、將所述的上層分散液進(jìn)行真空抽濾，所得濾膜在80-95℃、0.5-2mol/l且ph值不小于10的溶液中浸泡1-6h，再經(jīng)干燥處理后，制得二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖導(dǎo)熱高分子復(fù)合薄膜。

11、有益效果

12、本發(fā)明提供的一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法，由于魔芋葡甘聚糖是一種可溶性半纖維素，具有水溶、持水增稠、穩(wěn)定、懸浮、膠凝、粘接、成膜等多種獨(dú)特的理化性質(zhì)。魔芋葡甘聚糖分子中含有大量的羥基、羰基等親水基團(tuán)，加入魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料，利用超聲波空化泡潰滅的能量或球體與葡甘聚糖施加的沖擊及摩擦力，打破二維片層納米材料層間存在的強(qiáng)層間相互作用，實(shí)現(xiàn)二維片層納米材料的剝離，同時(shí)可在二維片層納米材料邊緣成功接枝魔芋葡甘聚糖和羥基，同時(shí)表面吸附魔芋葡甘聚糖，實(shí)現(xiàn)二維片層納米材料的表面改性。此外，利用魔芋葡甘聚糖的植物膠特性，可制備二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖導(dǎo)熱高分子復(fù)合薄膜。相較于其余剝離溶劑，如n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺和異丙醇，魔芋葡甘聚糖具有無(wú)腐蝕性、可生物再生、價(jià)格低廉、易于回收等優(yōu)點(diǎn)，適合于工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用。此外魔芋葡甘聚糖又是一種植物膠，但與其它天然膠如黃原膠、瓜爾豆膠、刺槐豆膠等相比，其粘度更高。

13、本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：

14、1、本發(fā)明以魔芋葡甘聚糖作溶劑，利用超聲波處理或球磨工藝，實(shí)現(xiàn)二維片層納米材料的高效剝離。由于葡甘聚糖含有豐富的羥基，在剝離過(guò)程可實(shí)現(xiàn)對(duì)二維片層納米材料的原位表面改性。

15、2、本發(fā)明所使用的原料綠色環(huán)保，具有無(wú)腐蝕性、可生物再生、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

16、3、本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，可大規(guī)模批量化生產(chǎn)。

17、4、本發(fā)明利用魔芋葡甘聚糖植物膠的特性，拓展了其在制備二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖導(dǎo)熱高分子復(fù)合薄膜的運(yùn)用。

技術(shù)特征：

1.一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的葡干聚糖溶液的濃度為1-7mg/ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的二維片層納米材料與魔芋葡甘聚糖的質(zhì)量之比為0.05～0.5。

4.一種二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖導(dǎo)熱高分子復(fù)合薄膜，其特征在于，由權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法中，將所述的上層分散液進(jìn)行真空抽濾，所得濾膜在80-95℃、0.5-2mol/l且ph值不小于10的溶液中浸泡1-6h，再經(jīng)干燥處理后制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種魔芋葡甘聚糖輔助剝離二維片層納米材料的方法及其應(yīng)用，該方法在魔芋葡甘聚糖的輔助下利用超聲波處理或球磨工藝實(shí)現(xiàn)了二維片層納米材料的高效剝離，同時(shí)魔芋葡甘聚糖在剝離過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維片層納米材料的原位表面改性。該剝離方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。此外，利用魔芋葡甘聚糖的植物膠特性，可制備二維片層納米材料/魔芋葡甘聚糖高導(dǎo)熱高分子復(fù)合薄膜。這一方法在納米粒子制備及熱界面導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：馬傳國(guó),許思源,張愛琴,許可,陸紹寧,劉宇奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10