石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107057112A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710396598.4(22)申请日2017.05.31(71)申请人唐山建华科技发展有限责任公司地址063200河北省唐山市曹妃甸区曹妃甸工业区民族路15号(72)发明人耿晓欣吴洪鹏高晓晔侯林艳孟英(74)专利代理机构唐山永和专利商标事务所13103代理人张云和(51)Int.Cl.C08K3/04(2006.01)C08K3/36(2006.01)C09D7/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法。包括下述步骤：选用hummers法制备的含硫酸氧化石墨烯溶液，搅拌均匀，无沉淀后，滴加泡花碱溶液，搅拌后超声处理得到溶胶，然后离心分离，将得到膏状固体经干燥处理之后，置于管式炉中在H2/Ar混合气氛下进行热还原，最终得到粉末为石墨烯/白炭黑复合材料。本发明中，石墨烯和白炭黑互相穿插可有效抑制材料自身的聚集，从而得到高度分散且白炭黑呈纳米尺寸的复合材料；采用含硫酸的氧化石墨烯溶液为反应原料之一，既解决了hummers方法中废酸废水的处理问题，又减少了氧化石墨烯清洗环节，节能、节水。制得的石墨烯/白炭黑复合材料，纯度高，可广泛应用于橡胶、涂料等领域。CN107057112ACN107057112A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：取hummers法制备的含硫酸的氧化石墨烯溶液，加入纯水，调节溶液的质量浓度为0.01～2%，pH为2～5，搅拌均匀后，待用；按照泡花碱：氧化石墨烯为15～1：1的质量比称取泡花碱溶液，将其滴入步骤（1）的含硫酸的氧化石墨烯溶液中，搅拌均匀，再根据实际情况滴入硫酸，调节混合液的pH为4～7，继续搅拌，超声30min，待用；（3）将步骤（2）得到的溶胶，经过滤、离心工艺进行固液分离，分离后的固体经干燥处理后，得到石墨烯/白炭黑复合材料前驱物；（4）将步骤（3）得到的前驱物经煅烧处理，最终制得石墨烯/白炭黑复合材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中泡花碱为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的一种或几种；根据权利要求1所述的石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中离心分离工艺采用各型离心机、压滤机，达到固液分离目的即可。3.根据权利要求1所述的石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中干燥工艺分为：1）冷冻干燥条件为：冻干温度维持在-50～30℃，冻干时间10～40h，真空度1～300Pa；2）喷雾干燥条件为：进口温度为100～350℃，出口温度为40～150℃，所使用的干燥介质是热空气。4.根据权利要求1所述的石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中煅烧工艺是在氩氢混合气（95：5）保护条件下，升温到300～600℃，保温2～6h，反应结束后，在气体保护下降到室温。2CN107057112A说明书1/3页石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及高分散复合材料的制备领域，具体是一种具有功能填料的石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法。背景技术[0002]白炭黑即沉淀二氧化硅，是一种白色无毒、无定形微细粉状物，具有多孔性、耐高温、阻燃、质轻及化学纯度高等特征，以其优越的化学稳定性、补强性、增稠性、触变性在橡胶、涂料、塑料、油漆、白色颜料、纺织、造纸、农药、合成树脂和食品添加剂等日用及化工工业领域得到广泛应用。[0003]白炭黑的制备方法主要有沉淀法、气相法。市场上最常用的是以沉淀法生产的白炭黑，该法生产成本较低，工艺简单，但产品粒径大、活性较低、比表面积小、产品品质低等。[0004]将石墨烯引入到白炭黑中，发挥两者优异的物理化学性能，制备高分散复合材料，目前尚属空白。发明内容[0005]为了解决现有技术中的问题，提高沉淀法白炭黑的性能，实现废料再利用，节省资源，本发明提出了一种石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，该方法无添加任何表面活性剂，得到分散效果更好、纯度高、比表面积大和高催化活性的石墨烯/白炭黑复合材料，并且工艺简单，成本低，易于实现产业化生产及应用。[0006]本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：一种石墨烯/白炭黑复合材料的制备方法，包括下述步骤：（1）取hummers法制备的含硫酸的氧化石墨烯溶液，加入纯水，调节溶液的质量浓度为0.01～2%，pH为2～5，搅拌均匀后，待用；（2）按照泡花碱：氧化石墨烯为15～1：1的质量比称取泡花碱溶液，将其滴入步骤（1）的含硫