CN106589365A - 一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106589365A
CN106589365A CN201611127308.8A CN201611127308A CN106589365A CN 106589365 A CN106589365 A CN 106589365A CN 201611127308 A CN201611127308 A CN 201611127308A CN 106589365 A CN106589365 A CN 106589365A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
graphene
nitride composite
dopamine
poly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611127308.8A
Other languages
English (en)
Inventor
朱朋莉
高原
孙蓉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201611127308.8A priority Critical patent/CN106589365A/zh
Publication of CN106589365A publication Critical patent/CN106589365A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0666—Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0672—Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
    • C08J2379/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯‑氮化硼复合材料，包括石墨烯片层、插设于石墨烯片层之间的氮化硼片层以及作为桥梁分子链接于石墨烯片层和氮化硼片层之间的聚多巴胺。本发明还提供一种石墨烯‑氮化硼复合材料的应用及其制备方法。本发明的石墨烯‑氮化硼复合材料，聚多巴胺分子作为石墨烯片层和氮化硼片层之间的桥梁分子，使得片层之间联系更加紧密，使石墨烯‑氮化硼复合材料形成了完整、高效的导热网络，从而提高了石墨烯‑氮化硼复合材料的导热性能。

Description

一种石墨烯-氮化硼复合材料、应用及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，尤其是涉及一种应用于导热复合材料技术领域的石墨烯-氮化硼复合材料、应用及其制备方法。
背景技术
随着电子器件的高频、高速以及集成电路技术的迅速发展，电子器件对散热的要求越来越高，快速有效的热扩散成为材料开发中非常关键的技术。传统的聚合物材料具有极低的导热系数，需要添加有效的导热填料来实现热传导。二维纳米材料石墨烯、氮化硼，因极高的导热系数、优良的化学稳定性和热稳定性，在导热散热领域具有广阔的应用前景。
现有研究中，氮化硼/石墨烯插层组装结构虽然能够一定幅度地提高复合材料的导热性能，然而，现有的氮化硼片层与石墨烯片层之间的联系并不紧密，从而影响了氮化硼/石墨烯复合材料的导热性能的较大提高。
发明内容
本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种石墨烯-氮化硼复合材料、应用及其制备方法，所述石墨烯-氮化硼复合材料中，以聚多巴胺作为石墨烯-氮化硼插层结构的桥梁分子，使所述石墨烯-氮化硼复合材料形成了完整的导热网络，使得石墨烯片层和氮化硼片层之间紧密连接，从而较大地提高了所述石墨烯-氮化硼复合材料的导热性能。
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种石墨烯-氮化硼复合材料，包括石墨烯片层、插设于石墨烯片层之间的氮化硼片层以及作为桥梁分子链接于所述石墨烯片层和所述氮化硼片层之间的聚多巴胺。
在其中一些实施方式中，所述聚多巴胺还包覆于所述氮化硼片层的表面。
本发明还提供一种石墨烯-氮化硼复合材料的应用，所述石墨烯-氮化硼复合材料作为导热填料添加于基材中。
本发明还提供一种石墨烯-氮化硼复合材料的应用，将所述石墨烯-氮化硼复合材料制备成导热薄膜使用。
本发明还提供一种石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，包括：
制备氧化石墨烯；
制备氮化硼；
配置三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液；
将所述氧化石墨烯、所述氮化硼和多巴胺加入所述三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中进行反应，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料；
还原所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
在其中一些实施方式中，制备氧化石墨烯的具体方法为：首先，将质量浓度为50-70％的硝酸和质量浓度为70-99％的硫酸，按体积比1:1-1:10的比例进行混合，得到混合酸溶液；其次，按每100ml所述混合酸溶液中添加1-5g可膨胀石墨，将可膨胀石墨加入所述混合酸溶液中，在冰浴的条件下磁力搅拌5-60min；再其次，将反应温度升至2-20℃，将过量的高锰酸钾缓慢加入所述混合酸溶液中；再其次，将反应温度升至30-45℃，并对所述混合溶液进行搅拌，反应2-4h，反应完毕后向所述混合溶液中加入过氧化氢去除多余高锰酸钾；最后，将得到的混合溶液进行离心、洗涤和烘干，得到氧化石墨烯。
在其中一些实施方式中，制备氮化硼的具体方法为：首先，将六方氮化硼与溶剂混合，其配比为每100-300ml溶剂添加1g氮化硼；其次，将混合溶液在室温下超声分散12-48h，将超声处理后的混合溶液经过离心后，取上层溶液，得到片层较薄的六方氮化硼混合溶液；最后，将所述片层较薄的六方氮化硼混合溶液，再次离心、洗涤和烘干，得到片层较薄的六方氮化硼。
在其中一些实施方式中，所述溶剂为浓硝酸与浓硫酸的混合酸、N-N二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、二甲亚砜、N-环己基吡咯烷酮和丙酮中的一种或多种的混合。
在其中一些实施方式中，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料的具体方法为：将所述氧化石墨烯和所述氮化硼以一定的质量比加入三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中，超声30-120min，得到均匀分散的混合溶液；其次，按照氧化石墨烯和六方氮化硼的混合物与多巴胺的质量比为10:1-10:5，取多巴胺，加入所述混合溶液中，冰浴条件下超声5-60min；再其次，将温度升至20-60℃，反应12-24h，将反应后的混合溶液抽滤成膜，并用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，得到以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料。
在其中一些实施方式中，还原所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的具体方法为：将所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料加入过量的质量分数为55％的氢碘酸中，将温度升至80-100℃，反应1-4h，将反应后得到的薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，即得到以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
本发明实施方式的有益效果是：本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料，聚多巴胺分子作为石墨烯片层和氮化硼片层之间的桥梁分子，使得片层之间联系更加紧密，使石墨烯-氮化硼复合材料形成了完整、高效的导热网络，从而提高了石墨烯-氮化硼复合材料的导热性能。
附图说明
图1是本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料，包括石墨烯片层20、插设于石墨烯片层20之间的氮化硼片层30以及作为桥梁分子链接于石墨烯片层20和氮化硼片层30之间的聚多巴胺40。石墨烯-氮化硼复合材料由于具有聚多巴胺40作为桥梁分子链接石墨烯片层20和氮化硼片层30，从而使石墨烯片层20和氮化硼片层30紧密链接，使石墨烯-氮化硼复合材料形成了完整、高效的导热网络，从而提高了石墨烯-氮化硼复合材料的导热性能。
为了进一步地提高石墨烯-氮化硼复合材料的导热性能，优选地，石墨烯片层20和氮化硼片层30的形状和尺寸相匹配，也就是说，石墨烯片层20和氮化硼片层30的形状和尺寸相同，以使石墨烯片层20和氮化硼片层30之间相互链接的面积最大化，从而使石墨烯-氮化硼复合材料的导热效率最大。
在其他实施方式中，聚多巴胺40包覆于氮化硼片层30的表面，且聚多巴胺40作为桥梁分子链接石墨烯片层20和氮化硼片层30。由于聚多巴胺40包覆于氮化硼片层30的表面，保证了聚多巴胺40作为桥梁分子链接石墨烯片层20和氮化硼片层30的稳定性，从而保证了石墨烯-氮化硼复合材料的导热网络的稳定性。
本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料由于具有较好的导热性能，可作为导热填料添加于基材中，以填加基材的导热性能；或者石墨烯-氮化硼复合材料还可以直接制备成导热薄膜，所述导热薄膜可以直接使用，或者将所述导热薄膜附着于基材表面进行散热。
本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：制备氧化石墨烯。
具体地，首先，将质量浓度为50-70％的硝酸和质量浓度为70-99％的硫酸，按体积比1:1-1:10的比例进行混合，得到混合酸溶液；其次，按每100ml所述混合酸溶液中添加1-5g可膨胀石墨，将可膨胀石墨加入所述混合酸溶液中，在冰浴的条件下磁力搅拌5-60min；再其次，将反应温度升至2-20℃，将过量的高锰酸钾缓慢加入所述混合酸溶液中；再其次，将反应温度升至30-45℃，并对所述混合溶液进行搅拌，反应2-4h，反应完毕后向所述混合溶液中加入过氧化氢去除多余高锰酸钾；最后，将得到的混合溶液进行离心、洗涤和烘干，得到氧化石墨烯。
本发明实施方式中，将得到的混合溶液进行离心处理时，高速离心机的转速为6000-8000rpm。
步骤二：制备氮化硼。
具体地，首先，将六方氮化硼与溶剂混合，其配比为每100-300ml溶剂添加1g氮化硼；其次，将混合溶液在室温下超声分散12-48h，将超声处理后的混合溶液经过离心后，取上层溶液，得到片层较薄的六方氮化硼混合溶液；最后，将所述片层较薄的六方氮化硼混合溶液，再次离心、洗涤和烘干，得到片层较薄的六方氮化硼。
本发明实施方式中，所述溶剂可以是混酸(浓硝酸与浓硫酸的混合酸)、N-N二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、二甲亚砜、N-环己基吡咯烷酮、丙酮中的一种或多种的混合。
本发明实施方式中，对超声处理后的混合溶液进行离心处理时，高速离心机的转速为1000-3000rpm。对所述片层较薄的六方氮化硼混合溶液进行离心处理时，高速离心机的转速为6000-10000rpm。
步骤三：配置三羟甲基氨基甲烷-盐酸(TRIS)缓冲溶液。
具体地，将300ml去离子水、2.13g TRIS和50ml稀盐酸混合，超声10min，得到TRIS缓冲溶液。
步骤四：将所述氧化石墨烯、所述氮化硼和多巴胺加入所述TRIS缓冲溶液中进行反应，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料。
具体地，首先，将氧化石墨烯和片层较薄的六方氮化硼以9:1的质量比加入TRIS缓冲溶液中，超声30-120min，得到均匀分散的混合溶液；其次，按照氧化石墨烯和六方氮化硼的混合物与多巴胺的质量比为10:1-10:5，取多巴胺，加入混合溶液中，冰浴条件下超声5-60min；再其次，将温度升至20-60℃，反应12-24h，将反应后的混合溶液抽滤成膜，并用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，得到以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料。
本步骤中，在反应过程中氧化石墨烯片层、氮化硼片层通过搭接或部分重叠形成插层结构，多巴胺在TIRS缓冲溶液中发生聚合反应生成聚多巴胺；聚多巴胺不仅可以包覆于六方氮化硼表面，而且聚多巴胺可以使得氧化石墨烯的环氧基团发生开环反应，因此聚多巴胺分子可以作为链接氧化石墨烯片层和氮化硼片层之间的桥梁分子。
步骤五：还原所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
具体地，将步骤四中的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料加入过量的质量分数为55％的氢碘酸中，将温度升至80-100℃，反应1-4h，将反应后得到的薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，即得到以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，先将氧化石墨烯、六方氮化硼、多巴胺混合反应，形成以聚多巴胺为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料，再用氢碘酸还原氧化石墨烯得到以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料，工艺简单，易于控制。而且采用本发明实施方式的制备方法制备的石墨烯-氮化硼复合材料，聚多巴胺分子可以作为石墨烯片层和氮化硼片层之间的桥梁分子，使得片层之间联系更加紧密，使石墨烯-氮化硼复合材料形成了完整、高效的导热网络，从而提高了石墨烯-氮化硼复合材料的导热性能。
以下将结合具体实施例，进一步对本发明实施方式的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法进行说明。
实施例1
实施例1的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法如下：
步骤一：制备氧化石墨烯。
按照体积比1:6的比例，取质量浓度68％的硝酸30ml和质量浓度为98％的硫酸180ml混合，得到混合酸溶液，将5g可膨胀石墨加入混合酸中，在冰浴的条件下磁力搅拌30min。反应温度升至5℃，将30g的高锰酸钾缓慢加入混合酸中，然后将温度升至35℃，并对混合溶液进行搅拌，反应2h，反应完毕后向混合溶液中加入20ml质量分数10wt％的过氧化氢溶液去除多余高锰酸钾。将得到的混合溶液经过台式高速离心机以8000rpm的转速离心20min，分离并收集沉淀物，所得沉淀物用300ml去离子水稀释，再采用直径为0.45μm的PTFE过滤膜过滤，得到的沉淀物洗涤，烘干，得到氧化石墨烯。
步骤二：制备六方氮化硼。
将2g六方氮化硼与300ml溶剂至于500ml广口瓶中混合，在室温下超声分散24h。将超声处理后的混合溶液至于50ml离心管中经过台式高速离心机在1000rpm的转速下离心后，取上层溶液，得到片层较薄的六方氮化硼混合溶液。将得到的片层较薄的六方氮化硼混合溶液，在6000rpm的转速下离心，取底部沉淀，洗涤，烘干，得到剥离后片层较薄的六方氮化硼。
步骤三：配置TRIS缓冲溶液
将300ml去离子水、2.13gTRIS和50ml稀盐酸混合，超声10min，得到TRIS缓冲溶液。
步骤四：将所述氧化石墨烯、所述氮化硼和多巴胺加入所述TRIS缓冲溶液中进行反应，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料。
将90mg氧化石墨烯和10mg片层较薄的六方氮化硼加入100mlTRIS缓冲溶液中，超声30min，得到均匀分散的混合溶液。取10mg多巴胺加入混合溶液，冰浴条件下超声10min，将温度升至60℃，反应24h，将反应后得到的混合溶液用孔径0.22μm的混合膜过滤，得到的薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，得到以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料。
步骤五：还原氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
将步骤四中的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料加入30ml质量分数55％的氢碘酸中，反应温度升至100℃，反应2h，将反应后得到薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，即得到以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
本发明实施方式中，采用激光导热仪测量所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的热扩散系数，采用差示扫描量热仪测量所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的恒压比热容，采用密度天平测量所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的密度。从而所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的导热率为热扩散系数、恒压比热容和密度的乘积。实施例1中，所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的导热率为32.5W/mK。
实施例2
实施例2的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法的步骤一、步骤二、步骤三和步骤五分别与实施例1的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法的步骤一、步骤二、步骤三和步骤五相同，区别之处仅在于实施例2的步骤四中的氧化石墨烯和六方氮化硼总质量与多巴胺的质量比不同。
实施例2的步骤四：将所述氧化石墨烯、所述氮化硼和多巴胺加入所述TRIS缓冲溶液中进行反应，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料。
将90mg氧化石墨烯和10mg片层较薄的六方氮化硼加入100mlTRIS缓冲溶液中，超声30min，得到均匀分散的混合溶液。取20mg多巴胺加入混合溶液，冰浴条件下超声10min，将温度升至60℃，反应24h，将反应后得到的混合溶液用孔径0.22μm的混合膜过滤，得到的薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，得到以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料。
实施例2中，所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例2的所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的导热率为40.2W/mK。
实施例3
实施例3的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法的步骤一、步骤二、步骤三和步骤五分别与实施例1的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法的步骤一、步骤二、步骤三和步骤五相同，区别之处仅在于实施例3的步骤四中的氧化石墨烯和六方氮化硼总质量与多巴胺的质量比不同。
实施例3的步骤四：将所述氧化石墨烯、所述氮化硼和多巴胺加入所述TRIS缓冲溶液中进行反应，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料。
将90mg氧化石墨烯和10mg片层较薄的六方氮化硼加入100mlTRIS缓冲溶液中，超声30min，得到均匀分散的混合溶液。取30mg多巴胺加入混合溶液，冰浴条件下超声10min，将温度升至60℃，反应24h，将反应后得到的混合溶液用孔径0.22μm的混合膜过滤，得到的薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，得到以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料。
实施例3中，所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的导热率的测量方法与实施例1相同。实施例3的所述以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的导热率为35.6W/mK。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种石墨烯-氮化硼复合材料，其特征在于，包括石墨烯片层、插设于石墨烯片层之间的氮化硼片层以及作为桥梁分子链接于所述石墨烯片层和所述氮化硼片层之间的聚多巴胺。
2.根据权利要求1所述的石墨烯-氮化硼复合材料，其特征在于，所述聚多巴胺还包覆于所述氮化硼片层的表面。
3.一种权利要求1至2中任一项所述的石墨烯-氮化硼复合材料的应用，其特征在于，所述石墨烯-氮化硼复合材料作为导热填料添加于基材中。
4.一种权利要求1至2中任一项所述的石墨烯-氮化硼复合材料的应用，其特征在于，将所述石墨烯-氮化硼复合材料制备成导热薄膜使用。
5.一种石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
制备氧化石墨烯；
制备氮化硼；
配置三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液；
将所述氧化石墨烯、所述氮化硼和多巴胺加入所述三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中进行反应，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料；
还原所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
6.根据权利要求5所述的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，制备氧化石墨烯的具体方法为：首先，将质量浓度为50-70％的硝酸和质量浓度为70-99％的硫酸，按体积比1:1-1:10的比例进行混合，得到混合酸溶液；其次，按每100ml所述混合酸溶液中添加1-5g可膨胀石墨，将所述可膨胀石墨加入所述混合酸溶液中，在冰浴的条件下磁力搅拌5-60min；再其次，将反应温度升至2-20℃，将过量的高锰酸钾缓慢加入所述混合酸溶液中；再其次，将反应温度升至30-45℃，并对所述混合溶液进行搅拌，反应2-4h，反应完毕后向所述混合溶液中加入过氧化氢去除多余高锰酸钾；最后，将得到的混合溶液进行离心、洗涤和烘干，得到氧化石墨烯。
7.根据权利要求5所述的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，制备氮化硼的具体方法为：首先，将六方氮化硼与溶剂混合，其配比为每100-300ml溶剂添加1g氮化硼；其次，将混合溶液在室温下超声分散12-48h，将超声处理后的混合溶液经过离心后，取上层溶液，得到片层较薄的六方氮化硼混合溶液；最后，将所述片层较薄的六方氮化硼混合溶液，再次离心、洗涤和烘干，得到片层较薄的六方氮化硼。
8.根据权利要求7所述的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为浓硝酸与浓硫酸的混合酸、N-N二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、二甲亚砜、N-环己基吡咯烷酮和丙酮中的一种或多种的混合。
9.根据权利要求5所述的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合材料的具体方法为：将所述氧化石墨烯和所述氮化硼以质量比9:1加入三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中，超声30-120min，得到均匀分散的混合溶液；其次，按照氧化石墨烯和六方氮化硼的混合物与多巴胺的质量比为10:1-10:5，取多巴胺，加入所述混合溶液中，冰浴条件下超声5-60min；再其次，将温度升至20-60℃，反应12-24h，将反应后的混合溶液抽滤成膜，并用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，得到以聚多巴胺作为桥梁分子的氧化石墨烯-氮化硼复合膜材料。
10.根据权利要求5所述的石墨烯-氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，还原所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料，制备以聚多巴胺作为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料的具体方法为：将所述氧化石墨烯-氮化硼复合材料加入过量的质量分数为55％的氢碘酸中，将温度升至80-100℃，反应1-4h，将反应后得到的薄膜用乙醇和去离子水洗涤数次，干燥，即得到以聚多巴胺为桥梁分子的石墨烯-氮化硼复合材料。
CN201611127308.8A 2016-12-09 2016-12-09 一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法 Pending CN106589365A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611127308.8A CN106589365A (zh) 2016-12-09 2016-12-09 一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611127308.8A CN106589365A (zh) 2016-12-09 2016-12-09 一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106589365A true CN106589365A (zh) 2017-04-26

Family

ID=58598011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611127308.8A Pending CN106589365A (zh) 2016-12-09 2016-12-09 一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106589365A (zh)

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108192577A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 中科院广州化学有限公司 一种高导热阻燃石墨烯柔性膜及其制备方法
CN108751927A (zh) * 2018-07-09 2018-11-06 黑龙江科技大学 一种高导热氧化石墨烯与氮化硼复合薄膜材料的制备方法
CN109762518A (zh) * 2019-02-19 2019-05-17 军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所 一种三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法
CN109860287A (zh) * 2018-11-29 2019-06-07 清华大学 场效应管及其制备方法
CN110303731A (zh) * 2019-07-04 2019-10-08 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种高导热阻燃的环氧复合材料及其制备方法和应用
CN110358123A (zh) * 2019-07-19 2019-10-22 长沙而道新能源科技有限公司 一种高导热石墨烯复合薄膜及其制备方法
CN110713716A (zh) * 2019-11-23 2020-01-21 西北工业大学 一种高导热聚多巴胺修饰氮化硼/聚酰亚胺复合材料及其制备方法
CN111944484A (zh) * 2020-08-04 2020-11-17 上海船舶工艺研究所(中国船舶工业集团公司第十一研究所) 一种立方氮化硼插层石墨烯非金属材料及其制备方法
CN112094625A (zh) * 2019-06-17 2020-12-18 中国科学院深圳先进技术研究院 一种氮化硼纳米管气凝胶/相变导热复合材料及其制备方法
CN112210120A (zh) * 2020-10-10 2021-01-12 吉林大学 一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法
CN112280541A (zh) * 2019-07-24 2021-01-29 天津大学 一种基于石墨化聚多巴胺包覆金属粒子的高导热复合材料的制备方法
CN112608565A (zh) * 2020-12-01 2021-04-06 江苏星途新材料科技有限公司 一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法
CN113121887A (zh) * 2021-03-29 2021-07-16 上海大学 一种纳米纤维素导热复合薄膜及其制备方法
CN113150408A (zh) * 2021-05-13 2021-07-23 慕思健康睡眠股份有限公司 一种降温隔热石墨烯胶乳及其制备方法和应用
CN114181532A (zh) * 2021-12-22 2022-03-15 仲恺农业工程学院 一种含大分子修饰剂的相变导热硅脂及其制备方法
CN114181668A (zh) * 2021-12-22 2022-03-15 广州南洋理工职业学院 一种含二维六方氮化硼/石墨烯异质结构材料的相变导热硅脂及其制备方法
CN114479774A (zh) * 2022-01-20 2022-05-13 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 导热绝缘材料gbn的制备方法和制备设备
CN114751404A (zh) * 2022-04-29 2022-07-15 上海大学 一种高导热石墨烯厚膜及其制备方法
CN114989608A (zh) * 2022-07-01 2022-09-02 宁夏清研高分子新材料有限公司 一种导热聚砜复合材料及其制备方法
CN115232411A (zh) * 2022-08-17 2022-10-25 山东玉皇新能源科技有限公司 一种含改性石墨烯的橡胶及其制备方法
CN115449257A (zh) * 2022-09-15 2022-12-09 中山火炬职业技术学院 一种酰胺化氮化硼-氧化石墨烯导热绝缘油墨及其制备方法和应用
CN116463028A (zh) * 2023-04-06 2023-07-21 郑州艾洁环保设备科技有限公司 一种金属表面防腐涂层的制备方法
CN116478476A (zh) * 2023-05-06 2023-07-25 胜利油田胜鑫防腐有限责任公司 一种pp/pa合金及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102875805A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 浙江理工大学 一种三维石墨烯-聚多巴胺-金纳米粒子复合材料及其制备方法
CN104307053A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 西南交通大学 一种表面具有l-手征性的催化活性多功能生物活性涂层的制备方法
CN104610516A (zh) * 2015-01-12 2015-05-13 西北大学 含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂层的构建方法
CN105949512A (zh) * 2016-05-12 2016-09-21 上海大学 插层组装氮化硼-石墨烯复合材料、应用及其制备方法
CN106179906A (zh) * 2016-07-21 2016-12-07 湘潭大学 一种微织构化三层复合润滑薄膜的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102875805A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 浙江理工大学 一种三维石墨烯-聚多巴胺-金纳米粒子复合材料及其制备方法
CN104307053A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 西南交通大学 一种表面具有l-手征性的催化活性多功能生物活性涂层的制备方法
CN104610516A (zh) * 2015-01-12 2015-05-13 西北大学 含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂层的构建方法
CN105949512A (zh) * 2016-05-12 2016-09-21 上海大学 插层组装氮化硼-石墨烯复合材料、应用及其制备方法
CN106179906A (zh) * 2016-07-21 2016-12-07 湘潭大学 一种微织构化三层复合润滑薄膜的制备方法

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108192577A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 中科院广州化学有限公司 一种高导热阻燃石墨烯柔性膜及其制备方法
CN108751927A (zh) * 2018-07-09 2018-11-06 黑龙江科技大学 一种高导热氧化石墨烯与氮化硼复合薄膜材料的制备方法
CN109860287A (zh) * 2018-11-29 2019-06-07 清华大学 场效应管及其制备方法
CN109762518A (zh) * 2019-02-19 2019-05-17 军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所 一种三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法
CN109762518B (zh) * 2019-02-19 2021-11-09 军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所 一种三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法
CN112094625A (zh) * 2019-06-17 2020-12-18 中国科学院深圳先进技术研究院 一种氮化硼纳米管气凝胶/相变导热复合材料及其制备方法
CN110303731B (zh) * 2019-07-04 2022-01-28 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种高导热阻燃的环氧复合材料及其制备方法和应用
CN110303731A (zh) * 2019-07-04 2019-10-08 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 一种高导热阻燃的环氧复合材料及其制备方法和应用
CN110358123A (zh) * 2019-07-19 2019-10-22 长沙而道新能源科技有限公司 一种高导热石墨烯复合薄膜及其制备方法
CN112280541A (zh) * 2019-07-24 2021-01-29 天津大学 一种基于石墨化聚多巴胺包覆金属粒子的高导热复合材料的制备方法
CN110713716A (zh) * 2019-11-23 2020-01-21 西北工业大学 一种高导热聚多巴胺修饰氮化硼/聚酰亚胺复合材料及其制备方法
CN110713716B (zh) * 2019-11-23 2022-01-28 西北工业大学 一种高导热聚多巴胺修饰氮化硼/聚酰亚胺复合材料及其制备方法
CN111944484A (zh) * 2020-08-04 2020-11-17 上海船舶工艺研究所(中国船舶工业集团公司第十一研究所) 一种立方氮化硼插层石墨烯非金属材料及其制备方法
CN112210120A (zh) * 2020-10-10 2021-01-12 吉林大学 一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法
CN112210120B (zh) * 2020-10-10 2021-08-20 吉林大学 一种导热填料及其制备方法、聚芳醚砜导热复合材料及其制备方法
CN112608565A (zh) * 2020-12-01 2021-04-06 江苏星途新材料科技有限公司 一种高导热石墨烯散热膜及其制备方法
CN113121887A (zh) * 2021-03-29 2021-07-16 上海大学 一种纳米纤维素导热复合薄膜及其制备方法
CN113121887B (zh) * 2021-03-29 2022-09-02 上海大学 一种纳米纤维素导热复合薄膜及其制备方法
CN113150408A (zh) * 2021-05-13 2021-07-23 慕思健康睡眠股份有限公司 一种降温隔热石墨烯胶乳及其制备方法和应用
CN114181668A (zh) * 2021-12-22 2022-03-15 广州南洋理工职业学院 一种含二维六方氮化硼/石墨烯异质结构材料的相变导热硅脂及其制备方法
CN114181532A (zh) * 2021-12-22 2022-03-15 仲恺农业工程学院 一种含大分子修饰剂的相变导热硅脂及其制备方法
CN114181532B (zh) * 2021-12-22 2023-01-03 仲恺农业工程学院 一种含大分子修饰剂的相变导热硅脂及其制备方法
CN114479774A (zh) * 2022-01-20 2022-05-13 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 导热绝缘材料gbn的制备方法和制备设备
CN114479774B (zh) * 2022-01-20 2023-09-26 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 导热绝缘材料gbn的制备方法和制备设备
CN114751404A (zh) * 2022-04-29 2022-07-15 上海大学 一种高导热石墨烯厚膜及其制备方法
CN114989608A (zh) * 2022-07-01 2022-09-02 宁夏清研高分子新材料有限公司 一种导热聚砜复合材料及其制备方法
CN114989608B (zh) * 2022-07-01 2024-01-30 宁夏清研高分子新材料有限公司 一种导热聚砜复合材料及其制备方法
CN115232411A (zh) * 2022-08-17 2022-10-25 山东玉皇新能源科技有限公司 一种含改性石墨烯的橡胶及其制备方法
CN115449257A (zh) * 2022-09-15 2022-12-09 中山火炬职业技术学院 一种酰胺化氮化硼-氧化石墨烯导热绝缘油墨及其制备方法和应用
CN116463028A (zh) * 2023-04-06 2023-07-21 郑州艾洁环保设备科技有限公司 一种金属表面防腐涂层的制备方法
CN116478476A (zh) * 2023-05-06 2023-07-25 胜利油田胜鑫防腐有限责任公司 一种pp/pa合金及其制备方法
CN116478476B (zh) * 2023-05-06 2023-11-28 青岛中新华美塑料有限公司 一种pp/pa合金及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106589365A (zh) 一种石墨烯‑氮化硼复合材料、应用及其制备方法
CN102464313B (zh) 石墨烯的制备方法
CN106910884A (zh) 一种硫化钼/碳复合材料及其制备方法和应用
CN102690426B (zh) 基于红外线辐照的石墨烯/聚合物复合材料的制备方法
CN106467608B (zh) 一种苝基甲氧基聚乙二醇、其制备方法及基于苝基聚乙二醇的石墨烯分散液制备方法
CN110136968A (zh) 导电聚吡咯水凝胶电极材料、其制备方法及可拉伸超级电容器
CN105968393A (zh) 聚酰亚胺与氟化石墨烯氧化物复合材料的制备方法
CN109181301A (zh) 一种掺杂量子点功能化氮化硼聚合物导热复合膜及制备方法
CN106784288A (zh) 一种增强复合热电材料性能的制备方法
CN102585174A (zh) 石墨烯/聚（3，4-乙烯二氧噻吩）复合物纳米材料的制法
CN104437453B (zh) 一种碳气凝胶催化剂及其制备方法和用途
CN111394833A (zh) 碳纳米管/石墨烯复合纤维及其制备方法
CN109370127A (zh) 一种二维层状材料-聚乙烯醇水凝胶及其制备方法
CN104672786A (zh) 一种水溶性pedot-pss分散液及其均相聚合制备方法
CN106397799A (zh) 高导电pedot:pss纳米薄膜及其制备和转移方法
CN109243670A (zh) 一种增强三维石墨烯骨架结构制备三维石墨烯/高分子聚合物复合材料的方法
CN105254881B (zh) 一种高储能的聚酰亚胺金属络合物及其制备方法
CN104448303B (zh) 一种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/聚苯胺复合导电材料及其制备方法
CN105838077A (zh) 一种用于生产导热硅胶片的石墨烯的表面处理方法
CN110164706B (zh) 一种细菌纤维素-碳纳米管/聚苯胺复合微纤维及微型超级电容器的制备方法
CN105937066A (zh) 一种高取向氧化石墨烯纤维的制备方法
CN104277189B (zh) 一种有机‑无机杂化整体材料的制备方法
CN106832718A (zh) 一种导电聚合物复合石墨烯材料及其制备方法
CN100448916C (zh) 一种水溶性聚苯胺类耐高温导电材料及其制备方法
CN103289367A (zh) 耐高温导热pa/ppo/pp复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170426