CN104693796A - 一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备及应用 - Google Patents

一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备及应用 Download PDF

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Abstract

本发明型属于新材料的制备领域，尤其涉及一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，包括步骤，1)超声剥离氧化石墨，得氧化石墨烯；2)将过硫酸铵溶液底加至分散有氧化石墨烯的苯胺溶液中，反应，得聚苯胺/氧化石墨烯的复合溶液；3)将铜盐溶液加至聚苯胺/氧化石墨烯的复合溶液中，逐渐加入水合肼还原，后处理，即得产品。该材料有高导电性、且具有高机械强度、以及润滑性能，且该方法简单，成本低廉，适合工业生产。

Description

一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备及应用
技术领域
本发明型属于新材料的制备领域，尤其涉及一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备及其应用。
背景技术
寻找导电材料是电力与材料科学家一直追求和探索的目标，电刷是电动机、发电机、诸多系列带转子和电器不可缺少的输电主要部件之一，电动机依靠电刷输送电能供给马达转子转动做工，诸多系列发电机同样需要依靠电刷将发电机转子通过不同方式转动后所做的功产生电能。电器的接触点，尤其是自动开关均离不开接触材料的支持，传统工业采用的输电刷均系石墨材料制成，输电接触点采用的是白金材料。在电刷制造工艺中因需要电刷电阻小就加大了石墨件的接触面积或加大石墨化程度，从而是石墨因石墨化程度的提高致使强度降低，在应用过程中就会经常出现断裂、不耐磨、寿命短现象，这种电刷的劣势在于密度小、强度低、耐磨性能差，电阻大、使用寿命短。因此经常造成大量设备损坏、降低生产效率，浪费资源。
现代工业中使用的系列高速电机及发电机，对输电刷各项技术指示提成了更高要求，如何设计一种新导电材料，导电性好、强度高、耐磨性强、寿命长，工艺简单，是目前需要解决的目标。
发明内容
本实用发明的目的是提供一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，通过制备出新的导电性复合材料，具有高导电性、且强度高，工艺简单。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，包括步骤，1)超声剥离氧化石墨，得氧化石墨烯；2)将过硫酸铵溶液底加至分散有氧化石墨烯的苯胺溶液中，反应，得聚苯胺/氧化石墨烯的复合溶液；3)将铜盐溶液加至聚苯胺/氧化石墨烯的复合溶液中，逐渐加入水合肼还原，后处理，即得产品。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述的步骤2)的过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述的步骤2)的过硫酸铵与苯胺的浓度均为1mol/L。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述步骤2)的反应时间为8h-12h。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述步骤3)加入水合肼反应时间为1h-3h。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述步骤3)的铜盐为硫酸铜或氯化铜。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，聚苯胺、石墨烯、铜的质量比为：2～4:3～4:0.5～2。
一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的应用，其特征在于，还包括将复合材料聚苯胺/石墨烯/铜与树脂混合定型，真空退火处理，得产品，作为一种导电材料应用于电机的电刷。
与现有技术相比，本发明的有益效果：通过制备导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜，由于石墨烯具有高导电性、且具有高机械强度，因此该材料具有高导电性和高强度，石墨烯与聚苯胺和铜的复合更进一步增加了其导电性能和润滑性能。该方法简单，成本低廉，适合工业生产。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚明了，以下实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
聚苯胺/石墨烯/铜的制备，包括以下步骤：
a、氧化石墨烯的制备，取一定量的氧化石墨，超声剥离得氧化石墨烯，。
b、分别配置浓度均为1mol/L的苯胺、过硫酸铵各50ml，将苯胺溶液放到磁力搅拌器上搅拌5min；将6.98g剥离氧化石墨烯分散于苯胺溶液中，并将过硫酸铵溶液缓慢滴加到苯胺溶液，滴加完毕后将烧杯至于恒温槽中继续反应8h，得聚苯胺与氧化石墨的复合溶液。
c、将18.2ml的1mol/L氯化铜溶液加至上述溶液中，超声5min，逐渐加入水合肼持续超声1h,停止反应，冷却至室温。过滤洗涤，最后60℃干燥12h，得聚苯胺/氧化石墨/铜的复合物，聚苯胺、氧化石墨、铜的质量比为2:3:0.5。
实施例2：
聚苯胺/石墨烯/铜的制备，包括以下步骤：
a、氧化石墨烯的制备，取一定量的氧化石墨，超声剥离得氧化石墨烯，。
b、分别配置浓度均为1mol/L的苯胺、过硫酸铵各50ml，将苯胺溶液放到磁力搅拌器上搅拌5min；将9.3g剥离氧化石墨烯分散于苯胺溶液中，并将过硫酸铵溶液缓慢滴加到苯胺溶液，滴加完毕后将烧杯至于恒温槽中继续反应10h，得聚苯胺与氧化石墨的复合溶液。
c、将18.2ml的1mol/L氯化铜溶液加至上述溶液中，超声5min，逐渐加入水合肼持续超声2h,停止反应，冷却至室温。过滤洗涤，最后60℃干燥12h，得聚苯胺/氧化石墨/铜的复合物，聚苯胺、氧化石墨、铜的质量比为2:4:0.5。
实施例3：
聚苯胺/石墨烯/铜的制备，包括以下步骤：
a、氧化石墨烯的制备，取一定量的氧化石墨，超声剥离得氧化石墨烯，。
b、分别配置浓度均为1mol/L的苯胺、过硫酸铵各50ml，将苯胺溶液放到磁力搅拌器上搅拌5min；将9.3g剥离氧化石墨烯分散于苯胺溶液中，并将过硫酸铵溶液缓慢滴加到苯胺溶液，滴加完毕后将烧杯至于恒温槽中继续反应12h，得聚苯胺与氧化石墨的复合溶液。
c、将72.7ml的1mol/L氯化铜溶液加至上述溶液中，超声5min，逐渐加入水合肼持续超声3h,停止反应，冷却至室温。过滤洗涤，最后60℃干燥12h，得聚苯胺/氧化石墨/铜的复合物，聚苯胺、氧化石墨、铜的质量比为1:2:1。
实施例4：
聚苯胺/石墨烯/铜的制备，包括以下步骤：
a、氧化石墨烯的制备，取一定量的氧化石墨，超声剥离得氧化石墨烯，。
b、分别配置浓度均为1mol/L的苯胺、过硫酸铵各100ml，将苯胺溶液放到磁力搅拌器上搅拌5min；将9.3g剥离氧化石墨烯分散于苯胺溶液中，并将过硫酸铵溶液缓慢滴加到苯胺溶液，滴加完毕后将烧杯至于恒温槽中继续反应12h，得聚苯胺与氧化石墨的复合溶液。
c、将72.7ml的1mol/L氯化铜溶液加至上述溶液中，超声5min，逐渐加入水合肼持续超声1h,停止反应，冷却至室温。过滤洗涤，最后60℃干燥12h，得聚苯胺/氧化石墨/铜的复合物。
实施例5：
将实施例1-4的聚苯胺/氧化石墨/铜的复合物与树脂混合定型，真空退火处理，退火温度为1000℃，退火时间为24h，在20-30公斤负压下进行致密处理。
实施例6：
将实施例1-4的聚苯胺/氧化石墨/铜的复合物与树脂混合定型，真空退火处理，退火温度为2000℃，退火时间为1h，在20-30公斤负压下进行致密处理。

Claims (8)

1.一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，包括步骤，1)超声剥离氧化石墨，得氧化石墨烯；2)将过硫酸铵溶液底加至分散有氧化石墨烯的苯胺溶液中，反应，得聚苯胺/氧化石墨烯的复合溶液；3)将铜盐溶液加至聚苯胺/氧化石墨烯的复合溶液中，逐渐加入水合肼还原，后处理，即得产品。
2.根据权利要求1所述的一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，所述的步骤2)的过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，所述的步骤2)的过硫酸铵与苯胺的浓度均为1mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，所述步骤2)的反应时间为8h-12h。
5.根据权利要求1所述的一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，所述步骤3)加入水合肼反应时间为1h-3h。
6.根据权利要求1所述的一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，所述步骤3)的铜盐为硫酸铜或氯化铜。
7.根据权利要求1所述的一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的制备，其特征在于，聚苯胺、石墨烯、铜的质量比为：2～4:3～4:0.5～2。
8.一种导电复合材料聚苯胺/石墨烯/铜的应用，其特征在于，还包括将权利要求1-7任一项制得复合材料聚苯胺/石墨烯/铜与树脂混合定型，真空退火处理，得产品，作为一种导电材料应用于电机的电刷。
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