CN107365456A - 一种新型石墨烯改性导热橡胶 - Google Patents

一种新型石墨烯改性导热橡胶 Download PDF

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钟伟
颜秋局
张志鑫
沈淑娥
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Abstract

本发明公开了一种新型石墨烯改性导热橡胶及其制备方法,属于新材料领域;采用Hummers法制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于银氨溶液中,添加葡萄糖,还原阴离子,得到石墨烯‑银纳米粒子复合材料,然后将复合材料与橡胶基体在溶剂中充分混合,真空干燥,加入硫化剂,经双辊开炼、平板硫化得到石墨烯改性导热橡胶。本发明制备的改性橡胶导热性能优异,能够适应于汽车发动机等高温环境,尤其是新能源汽车的各种精密橡胶零件,因而具有广泛的市场应用前景。

Description

一种新型石墨烯改性导热橡胶
技术领域
本发明涉及一种新型石墨烯改性导热橡胶,属于新材料领域。
背景技术
汽车是现代工业文明的象征之一,也是推动一国或地区经济发展的重要引擎,随着环境保护、低碳经济、降低能耗的理念为人们重视,新能源汽车的必将成为未来汽车行业发展的主要方向,而其中电动汽车因其零碳排放,将成为新能源汽车的主流。
因超高弹性、耐磨、绝缘、密封性好、机械强度高等特点,橡胶在新能源汽车的各个零部件得到大量应用,如车胎、密封条、发动机进气进水管、发动机燃油管、发动机油封、散热器减震片等;此外,电动汽车的大量电子设备需要用到导热橡胶作为弹性热传递介质,如CPU芯片与散热器间的间隙、大功率集成块、三极管等,为了保证电子器件的散热和热传导性能,对橡胶的导热系数要求较高。
高导热率橡胶主要是填充型导热橡胶,由橡胶基体和导热填料组成,常用的高导热率填料如氮化铝、氮化硼等,价格昂贵,且易受潮水解,应用范围有限;石墨烯具有特殊的二维结构,超高的导热系数(5300 W/m·K),能够与橡胶基体通过分子间作用力紧密结合,以其作为填充材料,能够显著改善橡胶的导热性能;将金属离子与氧化石墨烯原位还原,可以得到石墨烯包覆金属纳米粒子复合材料,以其作为导热填料可以进一步得兼具石墨烯和金属粒子性能的改性导热橡胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型石墨烯改性导热橡胶,包括橡胶基体和分散于其中的导热材料,其中导热材料为5 %-10 %石墨烯-银纳米复合材料;
所述石墨烯-银纳米复合材料的银含量为30 %-40 %,制备方法包括以下步骤:
a. 在三口烧瓶中加入5-15份石墨、3-8份硝酸钠和200-250份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300-400 rad/min,缓慢加入20-40份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入400-500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000-2000 份去离子水和40- 60份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4-5次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯;
b. 取5-15份氧化石墨烯分散在1000-2000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将5-15份AgNO3溶解于300-600份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300-400 rad/min,加入1000-2000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95℃,搅拌速度调整为400-600 rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米复合材料。
所述橡胶基体为丁基橡胶、氯丁橡胶和甲基乙基硅橡胶中的一种,所述改性导热橡胶的制备步骤为:
a. 将5-15份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500-1000份DMF中,得到A液;
b. 在三口烧瓶中加入1000-1500份四氢呋喃、100-150份橡胶基体,设定搅拌速度为300-500 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜,其中导热材料的含量是10-15%;
c. 将1-5份硫化剂溶解于30-50份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼2-5 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶。
所述硫化剂为TMTD、PDM、DCP中的一种,硫化压力为15-35 MPa,硫化温度为160-180 ℃,硫化时间为20-40 min,热压时间为3-4 h。
与现有技术相比,本发明具有如下有点:
1. 本发明制备的复合导热橡胶在保持高弹性、耐磨性、绝缘性的基础上,具有非常优异的导热性能,适用于新能源汽车发动机的高温环境,亦可作为精密电子器件之间的弹性热传导介质。
2. 本发明采用两步法制备复合导热橡胶,先用原位还原法制备石墨烯-银纳米粒子复合材料,再将其与橡胶基体充分混合,复合材料均匀分散于橡胶基体中,经硫化得到改性导热橡胶,工艺简单,可控性强,成本低廉。
具体实施方式
实施例1
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米复合材料。
将10份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份丁基橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份TMTD溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化30 min,热压3 h。
实施例2
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米复合材料。
将10份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份氯丁橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份TMTD溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化3 min,热压3 h。
实施例3
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米复合材料。
将10份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份甲基乙基硅橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份TMTD溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化30 min,热压3 h。
实施例4
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米粒子复合材料。
将5份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份甲基乙基硅橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份TMTD溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化30 min,热压3 h。
实施例5
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米粒子复合材料。
将15份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份甲基乙基硅橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份TMTD溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化30 min,热压3 h。
实施例6
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米粒子复合材料。
将10份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份甲基乙基硅橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份DCP溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化30 min,热压3 h。
实施例7
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将10份AgNO3溶解于500份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米粒子复合材料。
将10份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份甲基乙基硅橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份PDM溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化30 min,热压3 h。
对比例1
在三口烧瓶中加入10份石墨、5份硝酸钠和200份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300 rad/min,缓慢加入30份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000份去离子水和50份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯。
取10份氧化石墨烯分散在1000份去离子水中,超声1 h使其充分分散,搅拌速度为300 rad/min,加入1000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95 ℃,搅拌速度调整为500 rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯。
将10份石墨烯溶解于500份DMF中,得到A液;在三口烧瓶中加入1000份四氢呋喃、100份氯丁橡胶,设定搅拌速度为300 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜。
将2份TMTD溶解于35份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼4 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到改性导热橡胶,硫化温度为160 ℃,硫化压力为20 MPa,硫化3 min,热压3h。
性能检测
以上具体实例制得的改性硅胶的各项性能列于表1.
表1
样品 导热系数W/m·K 冲击值kJ/m2 拉伸强度Mpa 断裂伸长率 %
实施例1 32.5 17.3 31.2 6.1
实施例2 34.3 15.9 30.2 7.3
实施例3 36.3 19.8 31.9 7.4
实施例4 35.9 20.1 33.4 6.8
实施例5 38.2 18.8 32.5 6.9
实施例6 35.5 17.9 31.8 7.2
实施例7 35.7 19.3 32.4 7.1
对比例1 11.3 17.0 28.3 8.0

Claims (10)

1.一种新型石墨烯改性导热橡胶,其特征在于:包括橡胶基体和分散于其中的导热材料,导热材料含量为5 %-10 %。
2.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯改性导热橡胶,其特征在于:所述导热材料为石墨烯-银纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种新型石墨烯改性导热橡胶,其特征在于:所述石墨烯-银纳米复合材料的银含量为30 %-40 %。
4.根据权利要求2所述的一种新型石墨烯改性导热橡胶,其特征在于:所述石墨烯-银纳米复合材料的制备方法包括以下步骤:
a. 在三口烧瓶中加入5-15份石墨、3-8份硝酸钠和200-250份浓硫酸,在冰浴条件下搅拌15 min,搅拌速度为300-400 rad/min,缓慢加入20-40份高锰酸钾,控制滴加速度使体系温度不超过15 ℃,继续搅拌45 min,移去冰浴,待温度升至室温,缓慢加入400-500 mL去离子水,控制温度在100℃以下;待水滴加完毕,升温至 98 ℃,继续搅拌1 h;反应结束,加入1000-2000 份去离子水和40- 60份的H2O2,待温度降至室温,过滤,用去离子水洗涤4-5次,直至滤液pH呈中性,将滤饼于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到氧化石墨烯;
b. 取5-15份氧化石墨烯分散在1000-2000份去离子水中,超声1 h使其充分分散;配制银氨溶液,将5-15份AgNO3溶解于300-600份去离子水中,并将3 %的氨水滴入AgNO3水溶液中直至AgOH/Ag2O沉淀刚好消失,在50 ℃下将配制好的银氨溶液与氧化石墨烯水溶液搅拌混合30 min,搅拌速度为300-400 rad/min,加入1000-2000份2 %葡萄糖水溶液,升温至95℃,搅拌速度调整为400-600 rad/min,反应 1 h后冷却至室温,停止搅拌,过滤,用去离子水和乙醇洗涤产物多次,将产物于60 ℃烘箱中真空干燥24 h,得到石墨烯-银纳米复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯改性导热橡胶,其特征在于:所述橡胶基体为丁基橡胶、氯丁橡胶和甲基乙基硅橡胶中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯改性导热橡胶,其特征在于:所述导热橡胶的制备步骤为:
a. 将5-15份石墨烯-银纳米复合材料溶解于500-1000份DMF中,得到A液;
b. 在三口烧瓶中加入1000-1500份四氢呋喃、100-150份橡胶基体,设定搅拌速度为300-500 rad/min,待橡胶基体全部溶解,继续搅拌10 min,开始滴加A液,滴加速度为20份/min,待A液滴加完毕,继续搅拌1 h;停止搅拌,将混合液浇注成膜,60 ℃真空干燥24 h得到复合橡胶薄膜,其中导热材料的含量是10-15%;
c. 将1-5份硫化剂溶解于30-50份丙酮中,滴于复合橡胶膜表面,待丙酮挥发完全后,在双棍混炼机上混炼2-5 min后出片;室温放置24 h后,将复合胶片于平板硫化机上模压成型得到所述石墨烯改性导热橡胶。
7.根据权利要求6所述石墨烯改性导热橡胶的制备方法,其特征在于:所述硫化剂为TMTD、PDM、DCP中的一种。
8.根据权利要求6所述的石墨烯改性导热橡胶的制备方法,其特征在于:硫化压力为15-35 MPa。
9.根据权利要求6所述的石墨烯改性导热橡胶的制备方法,其特征在于:硫化温度为160-180 ℃。
10.根据权利要求6所述的石墨烯改性导热橡胶的制备方法,其特征在于:硫化时间为20-40 min,热压时间为3-4 h。
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