CN104108700A

CN104108700A - 一种石墨烯材料粉体及制备方法

Info

Publication number: CN104108700A
Application number: CN201410281688.5A
Authority: CN
Inventors: 刘兆平; 周旭峰; 唐长林; 秦志鸿; 胡建国; 赵永胜
Original assignee: Ningbo Morsh Technology Co ltd; Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Morsh Technology Co ltd; Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: CN104108700B

Abstract

本发明提供了一种适用于产业化应用的石墨烯材料粉体，该石墨烯材料粉体由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔。本发明提供的石墨烯材料粉体在溶剂中分散时，石墨烯材料片层之间的吸液膨胀材料能迅速吸液膨胀，将石墨烯片层撑开。同时，该石墨烯材料粉体与其他体系具有很好的相容性，极大的扩展了该石墨烯材料粉体在下游产品中应用的领域，成功解决了石墨烯材料粉体的产业应用问题。本发明还提供了一种石墨烯材料粉体的制备方法。

Description

一种石墨烯材料粉体及制备方法

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种利于下游产品应用的石墨烯材料粉体及制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构、只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯在很多方面都展现出了优异的性能，比如石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，其透光性非常好；石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm²/V·s，高于纳米碳管和硅晶体；石墨烯的电阻率只有10^-6Ω·cm，比铜或银更低，是目前电阻率最小的材料；此外石墨烯也是目前最薄却最坚硬的材料。

目前，可采用多种方法制备得到石墨烯材料粉体，如机械剥离法、氧化-还原法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和剥离碳纳米管法等。在这些方法中，氧化-还原法制备石墨烯材料粉体的成本低廉且容易实现，是制备石墨烯材料粉体的最佳方法。然而，该种方法制备的石墨烯粉体密度小，容易团聚，且石墨烯材料粉体的分散性较差，不利于石墨烯材料粉体在下游产品中的应用。因此，如何制备一种在下游产品中方便应用的石墨烯材料粉体，成为制约石墨烯产业化的技术难题。

申请号为201310200469.5的中国专利公开了一种石墨烯材料粉体的制备方法，将石墨加入到含有氧化剂和插层剂的混合溶液中搅拌均匀，将得到的混合溶液进行超声处理的同时通入氦气，形成插层剂和氦分子插层的石墨插层化合物；将得到的石墨插层化合物过滤、洗涤、干燥后在空气中进行热处理；将热处理后的石墨插层化合物分散在有机溶剂中，在持续通入氦气的条件下再次进行超声剥离；将再次超声剥离后的石墨插层化合物离心、沉淀、过滤、洗涤、烘干，即可得到石墨烯材料粉体。

申请号为201010593157.1的中国专利公开了另一种石墨烯材料粉体的制备方法，将氧化石墨均匀剥离成氧化石墨烯悬浮溶液；使制备得到的氧化石墨烯悬浮溶液雾化，以除去所述悬浮溶液中的溶剂得到氧化石墨粉体；在惰性气氛或还原性气氛的保护下，将得到的氧化石墨粉体进行无膨胀热处理，得到石墨烯材料粉体。虽然采用该制备方法得到的石墨烯材料粉体的团聚程度有所降低、分散性有所提高，但该石墨烯材料粉体在溶剂中，仍容易团聚，不易分散，非常不利于其在下游产品中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在溶剂中容易分散，利于在下游产品中应用的石墨烯材料粉体及其制备方法，以解决上述问题。

一种石墨烯材料粉体，其由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔，所述石墨烯材料粉体中的石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01～1:10，所述吸液膨胀材料的膨胀系数大于等于50。

所述吸液膨胀材料选自淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、纤维-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纤维-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其盐类化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纤维素、改性淀粉和甲壳素中的一种或多种。

所述石墨烯材料粉体材料中还包含表面活性剂。

所述表面活性剂选自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸钠(SDS)、胆酸钠(SC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、吐温80、氧化二丁基锡和赖氨酸中的一种或多种。

所述表面活性剂与石墨烯的质量比为1:5～1:100。

一种石墨烯材料粉体的制备方法，其包括如下步骤：步骤一：配制质量浓度为0.1％～3％的石墨烯材料水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01～1:10称取吸液膨胀材料加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，所述吸液膨胀材料的膨胀系数大于等于50；步骤二：将中间浆料通过普通烘干干燥工艺、热压干燥工艺、冷冻干燥工艺、喷雾干燥工艺或造粒干燥工艺进行干燥处理，得到石墨烯粉体。

所述步骤一中石墨烯水性浆料在和吸液膨胀材料混合之前还可以做如下步骤：将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:5～1:100添加到石墨烯材料水性浆料中。

步骤一中石墨烯水性浆料在和吸液膨胀材料混合之前还可以做如下步骤：将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:1～1:20添加到石墨烯材料水性浆料中。

所述产气剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、氨水、硫酸铵、亚硫酸铵、草酸、草酸铵。

相对于现有技术，本发明提供的石墨烯材料粉体，其由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔。该石墨烯材料粉体在溶剂中分散时，石墨烯材料片层之间的吸液膨胀材料能迅速吸液膨胀，将石墨烯片层撑开，使得石墨烯材料更容易在溶剂中分散。同时，该吸液膨胀材料中还含有表面活性剂材料，可提高石墨烯材料在溶剂中的兼容性和分散性。由于该石墨烯材料粉体与其他体系具有很好的相容性和分散性，极大的扩展了该石墨烯材料粉体在下游产品中应用的领域。成功解决了石墨烯材料粉体的产业应用问题。本发明还提供了一种石墨烯材料粉体的制备方法，该方法简单易行，适用于产业化应用。

附图说明

图1为实施例1制备的石墨烯粉体材料扫描电镜图。

图2为实施例1制备的石墨烯粉体材料在水溶液中分散后的扫描电镜图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明实施例提供的一种石墨烯材料粉体，该石墨烯材料粉体由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔。

所述石墨烯材料粉体视密度≥0.02g/cm³，优选的，其视密度为0.05g/cm³～0.2g/cm³。当其视密度小于0.02g/cm³时，在应用时，所述石墨烯材料粉体在应用时容易分散，当视密度大于0.2g/cm³时，在应用时，所述石墨烯材料粉体在分散时难度增大。因此，当该石墨烯材料粉体的视密度为0.05～0.2g/cm³时，在使用过程中不易飞扬，也易于分散在各类溶剂中。

在所述石墨烯材料粉体中，所述石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01～1:10。所述石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比可根据石墨烯材料的具体应用而具有一个较佳的质量比。譬如，当所述石墨烯材料粉体作为通用石墨烯材料粉体使用时，其与吸液膨胀材料的质量比优选为1:0.01～1:0.1。

所述石墨烯材料的结构不限，其包括石墨烯纳米片、石墨烯微米片、石墨烯纳米带、少层石墨烯(2-5层)、多层石墨烯(2-9层)、石墨烯量子点、化学改性石墨烯(氧化石墨烯、还原氧化石墨烯)以及这些石墨烯类材料的衍生物)。所述石墨烯材料的定义可参见文献“All in the graphene family–A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials”。所述石墨烯材料还可以选自厚度≤20nm，更优选地，厚度≤10nm的材料。在本实施例中，该石墨烯材料的厚度优选≤3nm，石墨烯材料越薄，柔韧性越好，越容易加工。所述石墨烯材料的的制备方法不限，采用本领域技术人员熟知的石墨烯产品或用常规的制备方法制备即可。本发明的石墨烯材料优选宁波墨西科技有限公司提供的石墨烯产品。石墨烯材料可以选自化学氧化法如Brodie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任意一种方法制备的氧化石墨烯经热膨胀制得的石墨烯材料。也可以选用机械剥离、液相剥离或电化学剥离制备的石墨烯材料。同样本发明也可以使用氧化石墨烯或其他经化学改性的石墨烯材料。

所述吸液膨胀材料可在吸液时体积膨胀，从而使得石墨烯材料粉体在溶剂中分散时，石墨烯材料片层之间的吸液膨胀材料能迅速吸液膨胀，将石墨烯片层撑开，使得石墨烯材料更容易在溶剂中分散。为达到撑开石墨烯片层的目的，该吸液膨胀材料的膨胀率大于等于50，优选地，所述吸液膨胀材料的膨胀率大于等于200。所述吸液膨胀材料为有机材料，其可选自淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、纤维-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纤维-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其盐类化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纤维素、改性淀粉和甲壳素中的一种或多种。

所述石墨烯材料粉体中还可以包含表面活性剂。该表面活性剂选自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸钠(SDS)、胆酸钠(SC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、吐温80、氧化二丁基锡和赖氨酸中的一种或多种。所述吸液膨胀材料在所述石墨烯材料粉体中用于隔断相邻之间的石墨烯材料，使其在下游产品应用时具有更好的分散性。另外，在具体应用时，通过选择与应用领域中的体系相容性较好的吸液膨胀材料，能进一步提高石墨烯材料粉体的应用便利性。

所述石墨烯材料组合体由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔。从而使得所述石墨烯组合体的结构与应用性能达到最佳，不仅可有效阻隔相邻的石墨烯材料；又可使石墨烯组合体具有较好的结构稳定性，使石墨烯组合体在被压成块状时不分散，不扬尘，便于运输和应用；同时又能保持石墨烯材料本身的优异性能。

优选地，在所述石墨烯粉体中，其石墨烯材料与吸液膨胀材料结合成多个石墨烯材料组合体，即，所述石墨烯粉体材料包括多个石墨烯材料组合体。

所述石墨烯材料组合体的形状不限，可为近球状，也可为颗粒状。为方便表示，当其形状为近球状时，所述石墨烯材料组合体也称之为复合石墨烯球。该石墨烯材料组合体的粒径区间为10～300μm，优选地，其粒径区间为30～150μm。在本实施例中，所述石墨烯材料组合体的粒径区间为50～100μm，从而使得该石墨烯材料组合体具有更高的视密度，使得其在应用到下游产品时不容易飞扬。可以理解，当石墨烯材料粉体中的石墨烯材料与吸液膨胀材料是以石墨烯材料组合体的方式存在时，且该石墨烯材料组合体具有宏观结构且及具有较大的视密度，在运输、储存及使用过程中不容易飞扬，利于其在下游产品中的应用。

可以理解，所述石墨烯材料组合体的特殊结构、密度及粒径设计，不仅适用于石墨烯材料粉体，还可以应用在其他碳材料，如碳纳米管、纳米石墨、炭黑或纳米碳纤维。此外，此种特殊的结构，同样适用于其他任意一种片状结构的材料，如阴离子型层状化合物(主要是水滑石类层状化合物)，阳离子型层状化合物(天然型有蒙脱土、绿土等；合成型主要指四价金属不溶盐类如磷酸盐、硅酸盐、钛酸盐和砷酸盐等)，中性层状化合物，如云母、层状双硫属化合物、层状过渡金属氧化物(钒氧化合物、钼化合物、钼氧酸、钨氧酸等)、层状卤化物等。

本发明实施例所提供的石墨烯材料粉体由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔，该石墨烯材料粉体在溶剂中分散时，石墨烯材料片层之间的吸液膨胀材料能迅速吸液膨胀，将石墨烯片层撑开，使得石墨烯材料更容易在溶剂中分散。同时，该吸液膨胀材料中还含有表面活性剂材料，可提高石墨烯材料在溶剂中的兼容性和分散性。由于该石墨烯材料粉体与其他体系具有很好的相容性和分散性，极大的扩展了该石墨烯材料粉体在下游产品中应用的领域。成功解决了石墨烯材料粉体的产业应用问题。

本发明实施例提供一种上述石墨烯材料粉体的制备方法，其包括如下步骤：

S110：配制质量浓度为0.1％～3％的石墨烯材料水性浆料，按照石墨烯材料与上述吸液膨胀材料的质量比为1:0.01～1:10称取该吸液膨胀材料加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料。

在步骤S110中，所述石墨烯的来源和制备方法不限，采用本领域技术人员熟知的石墨烯产品或用常规的制备方法制备即可。本发明的石墨烯优选宁波墨西科技有限公司提供的石墨烯浆料或石墨烯产品。石墨烯可以选自化学氧化法如Brodie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任意一种方法制备的氧化石墨烯经热膨胀制得的石墨烯。也可以选用机械剥离、液相剥离或电化学剥离制备的石墨烯。

氧化石墨烯水性浆料的制备方法如下：氧化石墨按照公知的Hummers法、Brodie法及Staudenmaier法及其改进方法制备。将上述方法制备的氧化石墨洗涤提纯去掉杂质离子，加水稀释配置成质量分数为0.1～5wt％的水性浆料后再经超声剥离得到质量分数为0.1～5wt％的氧化石墨烯水性浆料。

石墨层间化合物出发制备的石墨烯水性浆料的制备方法如下：石墨层间化合物按照公知的合成方法制备。将制备的石墨层间化合物经微波、高温膨胀剥离得到膨胀石墨蠕虫，再将膨胀石墨蠕虫分散在水中经过超声剥离，剪切分散等分散剥离技术制备成所需浓度的石墨烯水性浆料。

电化学法剥离的水性石墨烯浆料的制备方法如下：电化学剥离石墨烯按照公知的电化学剥离技术得到分散于电解质中的石墨烯混合物，将该石墨烯混合物水洗提纯，配置成所需浓度的石墨烯浆料前驱体，经超声分散后得到石墨烯水性浆料。

所述吸液膨胀材料的膨胀率大于等于50，优选地，所述吸液膨胀材料的膨胀率大于等于200。所述吸液膨胀材料为有机材料，其可选自淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、纤维-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纤维-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其盐类化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纤维素、改性淀粉和甲壳素中的一种或多种。

所述步骤S110中，所述石墨烯水性浆料在和吸液膨胀材料混合之前还可以做如下步骤：将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:5～1:100添加到石墨烯材料水性浆料中。所述表面活性剂选自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸钠(SDS)、胆酸钠(SC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、吐温80、氧化二丁基锡和赖氨酸中的一种或多种。

所述步骤S110中，所述石墨烯水性浆料在和吸液膨胀材料混合之前还可以做如下步骤：将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:1～1:20添加到石墨烯材料水性浆料中。所述产气剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、氨水、硫酸铵、亚硫酸铵、草酸、草酸铵。在制备石墨烯粉体的过程中在石墨烯水性浆料中添加产气剂，可避免在干燥的过程中石墨烯材料之间发生剧烈的团聚。

当然，所述石墨烯水性浆料也可同时添加表面活性剂和产气剂，加入的顺序不限。

步骤S120：将所述中间浆料通过普通烘干干燥工艺、热压干燥工艺、冷冻干燥工艺、喷雾干燥工艺、造粒干燥工艺进行干燥处理，得到石墨烯材料粉体。

在步骤S120中：所述干燥温度大于30℃，小于等于200℃。

通过所述制备方法制备的石墨烯材料粉体可以包括多个石墨烯材料组合体。所述石墨烯材料组合体由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，从而使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔。

可以理解，本发明实施例提供的石墨烯材料粉体的制备方法通过特殊的材料选择、工艺设计及特定的材料配伍协同作用，使得由该石墨烯材料粉体的制备方法所制备的石墨烯材料粉体具有特殊的结构、特定的粒径及密度，还具有与其他溶剂较好的相容性，在应用时具有良好的分散性，另外，该石墨烯材料粉体的制备方法简单易行、生产成本较低。综上，该石墨烯材料粉体的制备方法可成功解决了石墨烯材料粉体的产业应用问题，适用于产业化应用。

为进一步描述本发明，下面为在不同参数下的具体实施例：

实施例1

取100Kg质量浓度为3％石墨烯水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01称取0.03Kg纤维-聚丙烯酸接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在30～150℃烘箱中处理至溶剂完全蒸发为止即可。

由图1可以看出，本发明实施例1得到的石墨烯材料粉体基本结块，如图2所示，将其在水溶液中超声分散后，石墨烯片层之间分散良好。

实施例2

取100Kg质量浓度为0.1％石墨烯水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:10称取1Kg淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料；将该中间浆料进行喷雾干燥，进风温度200℃，出口温度为120℃。

实施例3

取100Kg质量浓度为1％石墨烯水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.05称取0.05Kg淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在0～-40℃冷冻干燥处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例4

取100Kg质量浓度为2％石墨烯水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.1称取0.05Kg纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在30～150℃烘箱中处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例5

取100Kg质量浓度为2.5％石墨烯水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:2称取5Kg甲壳素加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，将该中间浆料进行喷雾干燥，进风温度200℃，出口温度为120℃。

实施例6

取100Kg质量浓度为0.5％石墨烯水性浆料，将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:5称取0.1Kg十二烷基苯磺酸钠添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:4称取2Kg纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料；将该中间浆料进行喷雾干燥，进风温度200℃，出口温度为120℃。

实施例7

取100Kg质量浓度为1.5％石墨烯水性浆料，将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:10称取0.15Kg十六烷基三甲基溴化铵添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:6称取9Kg聚丙烯钠加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在30～150℃烘箱中处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例8

取100Kg质量浓度为3％石墨烯水性浆料，将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:60称取0.05Kg胆酸钠添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:8称取24Kg丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在0～-40℃冷冻干燥处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例9

取100Kg质量浓度为0.1％石墨烯水性浆料，将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:1称取0.1Kg碳酸氢铵添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:10称取1Kg淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料；将该中间浆料进行喷雾干燥，进风温度200℃，出口温度为120℃。

实施例10

取100Kg质量浓度为3％石墨烯水性浆料，将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:10称取0.3Kg草酸铵添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01称取0.03Kg纤维-聚丙烯酸接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在30～150℃烘箱中处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例11

取100Kg质量浓度为2％石墨烯水性浆料，将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:20称取0.1Kg亚硫酸铵添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.05称取0.05Kg淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在0～-40℃冷冻干燥处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例12

取100Kg质量浓度为0.5％石墨烯水性浆料，将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:1称取0.5Kg碳酸氢铵添加到石墨烯材料水性浆料中，然后将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:5称取0.1Kg氧化二丁基锡添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:4称取2Kg纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料；将该中间浆料进行喷雾干燥，进风温度200℃，出口温度为120℃。

实施例13

取100Kg质量浓度为1.5％石墨烯水性浆料，将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:10称取0.15Kg草酸添加到石墨烯材料水性浆料中，然后将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:10称取0.15Kg吐温80添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:6称取9Kg聚丙烯钠加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在30～150℃烘箱中处理至溶剂完全蒸发为止即可。

实施例14

取100Kg质量浓度为3％石墨烯水性浆料，将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:20称取0.15Kg亚硫酸铵添加到石墨烯材料水性浆料中，然后将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:60称取0.05Kg赖氨酸添加到石墨烯材料水性浆料中，然后按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:8称取24Kg丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，然后在0～-40℃冷冻干燥处理至溶剂完全蒸发为止即可。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种石墨烯材料粉体，其特征在于，该石墨烯材料粉体由石墨烯材料与吸液膨胀材料复合而成，所述石墨烯材料表面均匀覆盖有吸液膨胀材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有吸液膨胀材料形成阻隔，所述石墨烯材料粉体中的石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01～1:10，所述吸液膨胀材料的膨胀系数大于等于50。

2.一种如权利要求1所述的石墨烯材料粉体，其特征在于，所述吸液膨胀材料选自淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、纤维-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纤维-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其盐类化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纤维素、改性淀粉和甲壳素中的一种或多种。

3.一种如权利要求1所述的石墨烯材料粉体，其特征在于，所述石墨烯材料粉体中还包含表面活性剂。

4.一种如权利要求3所述的石墨烯材料粉体，其特征在于，所述表面活性剂选自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸钠(SDS)、胆酸钠(SC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、吐温80、氧化二丁基锡和赖氨酸中的一种或多种。

5.一种如权利要求3所述的石墨烯材料粉体，其特征在于，所述表面活性剂与石墨烯的质量比为1:5～1:100。

6.一种石墨烯材料粉体的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一：配制质量浓度为0.1％～3％的石墨烯材料水性浆料，按照石墨烯材料与吸液膨胀材料的质量比为1:0.01～1:10称取吸液膨胀材料加入到上述石墨烯材料水性浆料中配制成中间浆料，所述吸液膨胀材料的膨胀系数大于等于50；

步骤二：将中间浆料通过普通烘干干燥工艺、热压干燥工艺、冷冻干燥工艺、喷雾干燥工艺或造粒干燥工艺进行干燥处理，得到石墨烯粉体。

7.一种如权利要求6所述的一种石墨烯材料粉体的制备方法，其特征在于，所述吸液膨胀材料选自淀粉-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、纤维-聚丙烯酸或其盐类接枝聚合物、淀粉-聚丙烯酰胺接枝聚合物、纤维-聚丙烯酰胺接枝聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物、纤维-丙烯腈接枝聚合物、聚丙烯酸或其盐类化合物、聚乙烯醇、丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚物、改性纤维素、改性淀粉和甲壳素中的一种或多种。

8.一种如权利要求6所述的一种石墨烯材料粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤一中石墨烯水性浆料在和吸液膨胀材料混合之前还可以做如下步骤：将表面活性剂与石墨烯材料按照质量比1:5～1:100添加到石墨烯材料水性浆料中。

9.一种如权利要求8所述的一种石墨烯材料粉体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自N-甲基-吡咯、十二烷基苯磺酸钠(SDS)、胆酸钠(SC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、吐温80、氧化二丁基锡和赖氨酸中的一种或多种。

10.一种如权利要求6所述的一种石墨烯材料粉体的制备方法，其特征在于，步骤一中石墨烯水性浆料在和吸液膨胀材料混合之前还可以做如下步骤：将产气剂与石墨烯材料按照质量比1:1～1:20添加到石墨烯材料水性浆料中。

11.一种如权利要求10所述的一种石墨烯材料粉体的制备方法，其特征在于，所述产气剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、氨水、硫酸铵、亚硫酸铵、草酸、草酸铵。