本發明涉及導熱塑料技術領域,尤其涉及樹脂基石墨烯導熱復合材料及其制備方法。
背景技術:
為了緩解環境與能源危機,應對全球氣候變化,建設環境友好型﹑能源節約型社會,增強可持續發展能力,我國正在大力加強節能減排工作。電動汽車具有以電代油﹑環保高效的優點,是值得大力提倡的方式。因此,電動汽車在我國的發展前景廣闊。充換電站﹑充電樁等充換電設施是電動汽車發展中必不可少的基礎設施,其重要性日漸突出。電動汽車充電樁作為電動汽車的能量補給裝置,其充電性能關系到電池組的使用壽命﹑充電時間。但是目前充電樁的充電電流較大,產生的熱量非常大,不但造成非常大的能源浪費,還會影響到充電樁的充電性能。
石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料,它的導熱系數高達5300W/m·K,高于碳納米管和金剛石,楊氏模量約1100GPa,密度卻僅為2.2g/cm3。石墨烯具有超強的物理、電學、熱學和力學特性,在能源裝備、交通運輸、航空航天、海工裝備等多個領域呈現良好的應用前景,尤其在散熱性能方面,石墨烯具有超高的導熱系數,將石墨烯基復合材料應用在充電樁,可以改善充電樁的散熱性能。但是石墨烯作為一種納米材料非常容易團聚,與高分子的相容性較差,簡單的將石墨烯與高分子樹脂進行熔融混合,很難達到良好的分散效果,對于導熱系數的提升效果并不明顯,例如中國專利CN105368043A,一種石墨烯導熱塑料及其制備方法。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種樹脂基石墨烯導熱復合材料及其制備方法,旨在解決現有技術的石墨烯在高分子樹脂中難以有效分散,導致制備的導熱塑料導熱系數不高的技術問題。
為實現上述目的,本發明的技術方式是:樹脂基石墨烯導熱復合材料,包括以下質量份的制備原料:
進一步地,所述樹脂基石墨烯導熱復合材料包括以下質量份的制備原料:
進一步地,所述樹脂基石墨烯導熱復合材料包括以下質量份的制備原料:
優選地,所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉﹑二丁基萘磺酸鈉或丁二酸二異辛酯磺酸鈉。
優選地,所述氧化石墨烯量子點的厚度為0.34~1nm、片層直徑為1~100nm。
優選地,所述高分子樹脂為聚丙烯﹑聚乙烯﹑聚氯乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中。
優選地,所述研磨球為氧化鋯球或瑪瑙球。
本發明的有益效果:本發明的樹脂基石墨烯導熱復合材料,石墨烯量子點在高分子樹脂中能夠形成納米級別的分散,同時與高分子樹脂有著良好的相容性,可以穩定的分散到樹脂基體中,使樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數得到極大的提高,應用于充電樁塑料套件,可以提高充電樁散熱性能。此外,本發明的樹脂基石墨烯導熱復合材料還可以應用于LED照明及顯示屏﹑電氣電子、汽車、工業、醫療與航空等領域。
本發明的另一技術方案是:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下制備步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在100~300份的乙二胺中依次加入0.1~5份的氧化石墨烯量子點、0.5~1份的4-二甲氨基吡啶和0.5~1份的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散30~60min,置于80~100℃條件下反應12~48h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗、干燥,得到第一產物;然后將1~5份的第一產物與0.1~3份的陰離子表面活性劑置于100~300份的去離子水中,超聲波分散30~60min,靜置12~24h后,抽濾水洗、干燥,得到第二產物;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將100~300份的高分子樹脂與100~300份的研磨球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待所述研磨罐溫度降至-100~-150℃,保持冷凍,啟動所述液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000~4000rpm,研磨0.5~6h,繼續液氮冷凍,得到第三產物;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取5~60份的第二產物與40~95份的第三產物,在-100~-150℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000~4000rpm,研磨1~2h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至所述研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片得到第四產物,即樹脂基石墨烯導熱復合材料。
進一步地,所述步驟S1中,所述干燥具體為:60℃條件下干燥12~24h。
本發明的樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,將石墨烯量子點接枝上乙二胺,使石墨烯量子點帶正電荷,然后使用陰離子的表面活性劑與石墨烯量子點進行自組裝,使表面活性劑穩定的附著在石墨烯量子點上面,改善石墨烯量子點的分散性能及與高分子的相容性;然后通過液氮冷凍研磨,將高分子樹脂在其玻璃化溫度以下研磨成納米級的粉體,避免了在常溫下高分子樹脂研磨容易軟化而難以細化的缺點;最后將改性的石墨烯量子點與高分子樹脂納米粉體在低溫下研磨混合,使石墨烯量子點與高分子樹脂達到納米級的混合;由于納米材料表面積大,吸附能力強,石墨烯量子點很容易包覆在高分子樹脂納米粉體表面,形成良好的分散效果,同時省去了常規熔融混合需要使用偶聯劑的步驟。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明,但不應該理解為本發明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想的情況下,根據本領域普通技術知識和慣用手段,做出各種替換和變更,均應包括在本發明的保護范圍內。
本發明實施例提供的樹脂基石墨烯導熱復合材料,包括以下質量份的制備原料:乙二胺100~300份、氧化石墨烯量子點0.1~5份、4-二甲氨基吡啶0.5~1份、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽0.5~1份、陰離子表面活性劑0.1~3份、去離子水100~300份、高分子樹脂100~300份、研磨球100~300份。
具體的,在本實施例提供的樹脂基石墨烯導熱復合材料中,乙二胺可以為100份、150份、200份、250份或者300份;氧化石墨烯量子點可以為0.1份、1份、2份、3份、4份或者5份;4-二甲氨基吡啶可以為0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或者1份;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽可以為0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或者1份;陰離子表面活性劑可以為0.1份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或者3份;去離子水可以為100份、150份、200份、250份或者300份;高分子樹脂份可以為100份、150份、200份、250份或者300份;研磨球可以為100份、150份、200份、250份或者300份。
本發明實施例的樹脂基石墨烯導熱復合材料,石墨烯量子點在高分子樹脂中能夠形成納米級別的分散,同時與高分子樹脂有著良好的相容性,可以穩定的分散到樹脂基體中,使樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數得到極大的提高,應用于充電樁塑料套件,可以提高充電樁散熱性能。此外,本發明還可以應用于LED照明及顯示屏﹑電氣電子、汽車、工業、醫療與航空等領域。
需要進一步說明的是,石墨烯量子與石墨烯由于尺度的差異,二者存在本質上的區別。石墨烯量子點是準零維的納米材料,其內部電子在各方向上的運動都受到局限,所以量子局限效應特別顯著,具有許多獨特的性質。石墨烯量子點具有非常大的比表面積,其表面效應所引起的與高分子之間的作用力更強,但是石墨烯量子點同樣容易團聚,將石墨烯量子點接枝改性能夠改善其在介質中的分散能力。
優選地,所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉﹑二丁基萘磺酸鈉或丁二酸二異辛酯磺酸鈉。
優選地,所述氧化石墨烯量子點的厚度為0.34~1nm、片層直徑為1~100nm。具體的,氧化石墨烯量子點的厚度為0.34nm、片層直徑為1nm;或者,氧化石墨烯量子點的厚度為0.5nm、片層直徑為25nm;或者,氧化石墨烯量子點的厚度為0.75nm、片層直徑為50nm;或者,氧化石墨烯量子點的厚度為1nm、片層直徑為100nm。
優選地,所述高分子樹脂為聚丙烯﹑聚乙烯﹑聚氯乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中。
優選地,所述研磨球為氧化鋯球或瑪瑙球。
本發明實施例提供的樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下制備步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在100~300份的乙二胺中依次加入0.1~5份的氧化石墨烯量子點、0.5~1份的4-二甲氨基吡啶和0.5~1份的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散30~60min,置于80~100℃條件下反應12~48h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗、干燥,得到第一產物;然后將1~5份的第一產物與0.1~3份的陰離子表面活性劑置于100~300份的去離子水中,超聲波分散30~60min,靜置12~24h后,抽濾水洗、干燥,得到第二產物;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將100~300份的高分子樹脂與100~300份的研磨球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待所述研磨罐溫度降至-100~-150℃,保持冷凍,啟動所述液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000~4000rpm,研磨0.5~6h,繼續液氮冷凍,得到第三產物;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取5~60份的第二產物與40~95份的第三產物,在-100~-150℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000~4000rpm,研磨1~2h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至所述研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片得到第四產物,即樹脂基石墨烯導熱復合材料。
進一步地,所述步驟S1中,所述干燥具體為:60℃條件下干燥12~24h。即可在60℃條件下干燥12h、14h、16h、18h、20h、22h或者24h。
本發明實施例的樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,首先將石墨烯量子點接枝上乙二胺,使石墨烯量子點帶正電荷,然后使用陰離子的表面活性劑與石墨烯量子點進行自組裝,使表面活性劑穩定的附著在石墨烯量子點上面,改善石墨烯量子點的分散性能及與高分子的相容性;然后通過液氮冷凍研磨,將高分子樹脂在其玻璃化溫度以下研磨成納米級的粉體,避免了在常溫下高分子樹脂研磨容易軟化而難以細化的缺點;最后將改性的石墨烯量子點與高分子樹脂納米粉體在低溫下研磨混合,使石墨烯量子點與高分子樹脂達到納米級的混合;由于納米材料表面積大,吸附能力強,石墨烯量子點很容易包覆在高分子樹脂納米粉體表面,形成良好的分散效果,同時省去了常規熔融混合需要使用偶聯劑的步驟。
以下結合具體實施例對本發明的樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法進行說明:
實施例一:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在100g的乙二胺中依次加入0.1g的氧化石墨烯量子點、0.5g的4-二甲氨基吡啶和0.5g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散30min,置于80℃條件下反應12h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將1g的乙二胺接枝氧化石墨烯與0.1g的十二烷基苯磺酸鈉置于100g的去離子水中,超聲波分散30min,靜置12h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將100g的聚丙烯與100g的氧化鋯球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-100℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨0.5h,繼續液氮冷凍,得到聚丙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取5g的十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與95g的聚丙烯納米粉體,在-100℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨1h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚丙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為4.1W/m·K。
實施例二:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在200g的乙二胺中依次加入2.5g的氧化石墨烯量子點、0.75g的4-二甲氨基吡啶和0.75g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散45min,置于90℃條件下反應30h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將3g的乙二胺接枝氧化石墨烯與2g的十二烷基苯磺酸鈉置于200g的去離子水中,超聲波分散45min,靜置18h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將200g的聚丙烯與200g的氧化鋯球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-125℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨4h,繼續液氮冷凍,得到聚丙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取30g的十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與70g的聚丙烯納米粉體,在-125℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨1.5h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚丙烯的導熱塑料;
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為6.2W/m·K。
實施例三:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在300g的乙二胺中依次加入5g的氧化石墨烯量子點、1g的4-二甲氨基吡啶和1g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散60min,置于100℃條件下反應48h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將5g的乙二胺接枝氧化石墨烯與3g的十二烷基苯磺酸鈉置于300g的去離子水中,超聲波分散60min,靜置24h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將300g的聚丙烯與300g的氧化鋯球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-150℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨6h,繼續液氮冷凍,得到聚丙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取60g的十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與40g的聚丙烯納米粉體,在-150℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨2h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚丙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為7.3W/m·K。
實施例四:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在100g的乙二胺中依次加入0.1g的氧化石墨烯量子點、0.5g的4-二甲氨基吡啶和0.5g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散30min,置于80℃條件下反應12h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將1g的乙二胺接枝氧化石墨烯與0.1g的十二烷基苯磺酸鈉置于100g的去離子水中,超聲波分散30min,靜置12h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將100g的聚乙烯與100g的氧化鋯球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-100℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨0.5h,繼續液氮冷凍,得到聚乙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取5g的十二烷基苯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與95g的聚乙烯納米粉體,在-100℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨1h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚乙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為3.9W/m·K。
實施例五:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在200g的乙二胺中依次加入2.5g的氧化石墨烯量子點、0.75g的4-二甲氨基吡啶和0.75g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散45min,置于90℃條件下反應30h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將3g的乙二胺接枝氧化石墨烯與2g的二丁基萘磺酸鈉置于200g的去離子水中,超聲波分散45min,靜置18h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將200g的聚乙烯與200g的氧化鋯球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-125℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨4h,繼續液氮冷凍,得到聚乙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取30g的二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯與70g的聚乙烯納米粉體,在-125℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨1.5h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚乙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為5.7W/m·K。
實施例六:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在300g的乙二胺中依次加入5g的氧化石墨烯量子點、1g的4-二甲氨基吡啶和1g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散60min,置于100℃條件下反應48h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將5g的乙二胺接枝氧化石墨烯與3g的二丁基萘磺酸鈉置于300g的去離子水中,超聲波分散60min,靜置24h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將300g的聚乙烯與300g的氧化鋯球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-150℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨6h,繼續液氮冷凍,得到聚乙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取60g的二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯與40g的聚乙烯納米粉體,在-150℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨2h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚乙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為6.9W/m·K。
實施例七:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在100g的乙二胺中依次加入0.1g的氧化石墨烯量子點、0.5g的4-二甲氨基吡啶和0.5g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散30min,置于80℃條件下反應12h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將1g的乙二胺接枝氧化石墨烯與0.1g的二丁基萘磺酸鈉置于100g的去離子水中,超聲波分散30min,靜置12h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將100g的聚氯乙烯與100g的瑪瑙球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-100℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨0.5h,繼續液氮冷凍,得到聚氯乙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取5g的二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯與95g的聚氯乙烯納米粉體,在-100℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨1h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚氯乙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為4.2W/m·K。
實施例八:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在200g的乙二胺中依次加入2.5g的氧化石墨烯量子點、0.75g的4-二甲氨基吡啶和0.75g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散45min,置于90℃條件下反應30h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將3g的乙二胺接枝氧化石墨烯與2g的二丁基萘磺酸鈉置于200g的去離子水中,超聲波分散45min,靜置18h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將200g的聚氯乙烯與200g的瑪瑙球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-125℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨4h,繼續液氮冷凍,得到聚氯乙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取30g的二丁基萘磺酸鈉改性的氧化石墨烯與70g的聚氯乙烯納米粉體,在-125℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨1.5h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚氯乙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為5.5W/m·K。
實施例九:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在300g的乙二胺中依次加入5g的氧化石墨烯量子點、1g的4-二甲氨基吡啶和1g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散60min,置于100℃條件下反應48h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將5g的乙二胺接枝氧化石墨烯與3g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉置于300g的去離子水中,超聲波分散60min,靜置24h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將300g的聚氯乙烯與300g的瑪瑙球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-150℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨6h,繼續液氮冷凍,得到聚氯乙烯納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取60g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與40g的聚氯乙烯納米粉體,在-150℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨2h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合聚氯乙烯的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為7.5W/m·K;
實施例十:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在100g的乙二胺中依次加入0.1g的氧化石墨烯量子點、0.5g的4-二甲氨基吡啶和0.5g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散30min,置于80℃條件下反應12h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將1g的乙二胺接枝氧化石墨烯與0.1g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉置于100g的去離子水中,超聲波分散30min,靜置12h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥12h,得到丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯;
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將100g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與100g的瑪瑙球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-100℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨0.5h,繼續液氮冷凍,得到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取5g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與95g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物納米粉體,在-100℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為1000rpm,研磨1h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為4W/m·K。
實施例十一:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在200g的乙二胺中依次加入2.5g的氧化石墨烯量子點、0.75g的4-二甲氨基吡啶和0.75g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散45min,置于90℃條件下反應30h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將3g的乙二胺接枝氧化石墨烯與2g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉置于200g的去離子水中,超聲波分散45min,靜置18h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥18h,得到丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯。
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將200g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與200g的瑪瑙球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-125℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨4h,繼續液氮冷凍,得到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取30g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與70g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物納米粉體,在-125℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為3000rpm,研磨1.5h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為5.2W/m·K。
實施例十二:
樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:石墨烯量子點的修飾改性
在300g的乙二胺中依次加入5g的氧化石墨烯量子點、1g的4-二甲氨基吡啶和1g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽,超聲波分散60min,置于100℃條件下反應48h,將反應后得到的混合物冷卻至室溫,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到乙二胺接枝氧化石墨烯;將5g的乙二胺接枝氧化石墨烯與3g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉置于300g的去離子水中,超聲波分散60min,靜置24h后,抽濾水洗,60℃條件下干燥24h,得到丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯。
S2:高分子樹脂納米粉體的制備
將300g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與300g的瑪瑙球加入到液氮冷凍研磨機的研磨罐中,加入液氮冷凍液,待研磨罐溫度降至-150℃,保持冷凍,啟動液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨6h,繼續液氮冷凍,得到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物納米粉體;
S3:樹脂基石墨烯導熱復合材料的制備
取60g的丁二酸二異辛酯磺酸鈉改性的氧化石墨烯與40g的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物納米粉體,在-150℃液氮冷凍的條件下,使用液氮冷凍研磨機,調整轉速為4000rpm,研磨2h,停止液氮冷凍,繼續研磨直至研磨罐溫度恢復至室溫,進行硫化壓片,并取出硫化壓片即得到石墨烯復合乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的導熱塑料。
本實施例所制得的樹脂基石墨烯導熱復合材料的導熱系數為7.1W/m·K。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的思想和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。