本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨氧化后在其表面生成了大量的含氧官能團(tuán)，破壞了石墨烯的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生許多缺陷，原始共軛結(jié)構(gòu)被破壞，石墨的電導(dǎo)率也隨之下降，從而限制了其在電化學(xué)器件領(lǐng)域的直接應(yīng)用。然而，這些含氧官能團(tuán)有利于氧化石墨在溶劑尤其是水中的分散。得到的膠體懸浮液可以通過(guò)旋涂法使氧化石墨烯沉積在多種基底上，為制備超薄導(dǎo)電器件提供方便。同時(shí)，這些官能團(tuán)可以作為活性位點(diǎn)，可以通過(guò)化學(xué)途徑對(duì)氧化石墨進(jìn)行化學(xué)修飾與進(jìn)一步功能化，調(diào)控其物理化學(xué)性能，使其在絕緣體與半導(dǎo)體之間相互轉(zhuǎn)化；

具有優(yōu)異導(dǎo)電性的石墨烯可作為制備聚合物導(dǎo)電納米復(fù)合材料的髙效填料。復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨著石墨烯添加呈的增加而增大，并出現(xiàn)滲透閾值現(xiàn)象，說(shuō)明石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成。石墨烯的髙電導(dǎo)率及髙長(zhǎng)徑比，使其成為獲得低滲透閾值的理想納米填料。該復(fù)合導(dǎo)電材料可應(yīng)用于抗靜電涂料、電磁干擾屏蔽材料、靜電耗散材料等，對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化改性及表面修飾，賦予石墨烯新的功能，將改善其在聚合物基體中的分散性，有利于將石墨烯的優(yōu)異性能賦予其聚合物材料中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化改性及表面修飾，賦予石墨烯新的功能，將改善其在聚合物基體中的分散性，提供一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料，它是由下述重量份的原料組成的：

單體37-40、乙二酸8-10、炭黑10-12、三乙胺2-3、硬脂酸0.9-1、氧化石墨烯110-130、過(guò)硫酸銨1.4-2。

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料，所述的單體為甲基丙烯酰胺、己內(nèi)酰胺中的一種或兩種，當(dāng)為兩種混合物時(shí)，甲基丙烯酰胺、己內(nèi)酰胺的質(zhì)量比為1:17-20。

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料，所述的氧化石墨烯的制備方法為傳統(tǒng)Hummers法制備。

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)取炭黑，加入到其重量100-110倍的、質(zhì)量比為4-5：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為90-95％，所述的硝酸的濃度為96-98％，升高溫度為110-120℃，超聲6-10小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀水洗3-4次，在80-90℃下真空干燥1-2小時(shí)，得羧基炭黑；

(2)取羧基炭黑，加入到其重量15-20倍的氯化亞砜中，在50-55℃下保溫?cái)嚢?5-20小時(shí)，蒸餾除去氯化亞砜，常溫干燥，得酰氯化炭黑；

(3)取酰氯化炭黑，加入到其重量100-120倍的去離子水中，超聲3-5分鐘，加入三乙胺，升高溫度為50-70℃，保溫?cái)嚢?-2小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得胺化炭黑；

(4)取硬脂酸，加入到其重量300-460倍的去離子水中，攪拌均勻，加入氧化石墨烯，超聲20-30分鐘，滴加濃度為96-98％的硫酸，在50-60℃下保溫?cái)嚢?0-20分鐘，得改性石墨烯分散液；

(5)取胺化炭黑、己內(nèi)酰胺混合，加入到改性石墨烯分散液中，攪拌均勻，加入過(guò)硫酸銨，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為220-300℃，保溫反應(yīng)3-5小時(shí)，出料，過(guò)濾，干燥，得導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料。

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料的制備方法，所述的步驟(5)中干燥的具體方法為，將過(guò)濾后的沉淀用二甲基甲酰胺、去離子水依次洗滌，然后送入到50-60℃的烘箱中，干燥至恒重。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明采用羧基炭黑通過(guò)氯化亞砜處理，將得到的酰氯化炭黑與三乙胺反應(yīng)，得到胺化炭黑；之后采用硬脂酸處理氧化的石墨烯，以濃硫酸為催化劑，使得氧化石墨烯表面有更多的碳碳雙鍵，然后以己內(nèi)酰胺、胺化炭黑為混合單體，以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，含有碳碳雙鍵的氧化石墨烯也參與到聚合反應(yīng)過(guò)程中，將改性處理的石墨烯均勻的分散到聚合物基體中，該聚合物基體以苯胺為單體，具有很好的導(dǎo)電性，本發(fā)明的復(fù)合材料增強(qiáng)了氧化石墨烯的導(dǎo)電性能，增強(qiáng)了其在電化學(xué)器件、抗靜電涂料、電磁干擾屏蔽材料、靜電耗散材料等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料，它是由下述重量份的原料組成的：

甲基丙烯酰胺37、乙二酸8、炭黑10、三乙胺2、硬脂酸0.9、氧化石墨烯110、過(guò)硫酸銨1.4。

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)取炭黑，加入到其重量100倍的、質(zhì)量比為4：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為90-95％，所述的硝酸的濃度為96％，升高溫度為110℃，超聲6小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀水洗3次，在80℃下真空干燥1-2小時(shí)，得羧基炭黑；

(2)取羧基炭黑，加入到其重量15倍的氯化亞砜中，在50℃下保溫?cái)嚢?5小時(shí)，蒸餾除去氯化亞砜，常溫干燥，得酰氯化炭黑；

(3)取酰氯化炭黑，加入到其重量1000倍的去離子水中，超聲3分鐘，加入三乙胺，升高溫度為50℃，保溫?cái)嚢?小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得胺化炭黑；

(4)取硬脂酸，加入到其重量300倍的去離子水中，攪拌均勻，加入氧化石墨烯，超聲20分鐘，滴加濃度為96％的硫酸，在50℃下保溫?cái)嚢?0分鐘，得改性石墨烯分散液；

(5)取胺化炭黑、己內(nèi)酰胺混合，加入到改性石墨烯分散液中，攪拌均勻，加入過(guò)硫酸銨，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為220℃，保溫反應(yīng)3小時(shí)，出料，過(guò)濾，將過(guò)濾后的沉淀用二甲基甲酰胺、去離子水依次洗滌，然后送入到50℃的烘箱中，干燥至恒重。

性能測(cè)試：

測(cè)定聚苯胺的電導(dǎo)率為5.43×10^-5s/m、測(cè)得本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料的電導(dǎo)率為3.10×10^-1-3.17×10^-1s/m；導(dǎo)電性能得到了明顯的提高。

實(shí)施例2

己內(nèi)酰胺40、乙二酸10、炭黑12、三乙胺3、硬脂酸1、氧化石墨烯130、過(guò)硫酸銨2。

一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)取炭黑，加入到其重量110倍的、質(zhì)量比為5：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的濃度為95％，所述的硝酸的濃度為98％，升高溫度為120℃，超聲10小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀水洗4次，在80-90℃下真空干燥2小時(shí)，得羧基炭黑；

(2)取羧基炭黑，加入到其重量20倍的氯化亞砜中，在55℃下保溫?cái)嚢?0小時(shí)，蒸餾除去氯化亞砜，常溫干燥，得酰氯化炭黑；

(3)取酰氯化炭黑，加入到其重量120倍的去離子水中，超聲5分鐘，加入三乙胺，升高溫度為70℃，保溫?cái)嚢?小時(shí)，過(guò)濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得胺化炭黑；

(4)取硬脂酸，加入到其重量460倍的去離子水中，攪拌均勻，加入氧化石墨烯，超聲30分鐘，滴加濃度為98％的硫酸，在60℃下保溫?cái)嚢?0分鐘，得改性石墨烯分散液；

(5)取胺化炭黑、己內(nèi)酰胺混合，加入到改性石墨烯分散液中，攪拌均勻，加入過(guò)硫酸銨，送入到反應(yīng)釜中，升高溫度為300℃，保溫反應(yīng)5小時(shí)，出料，過(guò)濾，將過(guò)濾后的沉淀用二甲基甲酰胺、去離子水依次洗滌，然后送入到60℃的烘箱中，干燥至恒重。

測(cè)得本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物復(fù)合石墨烯材料的電導(dǎo)率為3.10×10^-1-3.21×10^-1s/m；導(dǎo)電性能得到了明顯的提高。