CN109467859A - 一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜及其制备方法，所述的薄膜是由下述重量份的原料组成的：石墨烯90‑100、三硬脂酸甘油酯1‑2、油酸二乙醇酰胺6.7‑10、环氧改性聚四氟乙烯40‑60、环烷酸锌0.1‑0.3、硬脂酸钙1‑2、单乙醇胺4‑7。本发明的石墨烯薄膜因为与聚四氟乙烯共混，增强了其弹性模量，具有很好的抗压性能，韧性高，耐热性好，导电稳定性高，综合性能优越。

Description

一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜领域，具体涉及一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜及其制备方法。
背景技术
石墨烯薄片显示了高锂存储能量，有利于成为锂第2代电池。采用适宜加工的石墨烯作为电子受体材料，大量制作的异质结体系结体系结构制备光伏设备，石墨烯光学透明和导电率可运用平许多光学设备；然而目前，随着电子行业的不断发展，对于石墨烯薄膜材料的要求也越来越高，尤其是对于其抗压强度，电循环稳定性都具有很好的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯90-100、三硬脂酸甘油酯1-2、油酸二乙醇酰胺6.7-10、环氧改性聚四氟乙烯40-60、环烷酸锌0.1-0.3、硬脂酸钙1-2、单乙醇胺4-7。
所述的环氧改性聚四氟乙烯是由下述重量份的原料组成的：
苯骈三氮唑1-2、聚四氟乙烯60-70、甲基丙烯酸甲酯10-13、环氧丙醇6-8、二异氰酸酯1-2、甲醇锂0.01-0.02。
所述的环氧改性聚四氟乙烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取苯骈三氮唑，加入到其重量6-10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入二异氰酸酯，升高温度为70-80℃，加入聚四氟乙烯，保温搅拌1-2小时，得预处理聚合物溶液；
(2)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，加入到上述预处理聚合物溶液中，搅拌均匀，升高温度为90-110℃，加入甲醇锂，保温搅拌3-4小时，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述环氧改性聚四氟乙烯。
所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)取石墨烯、硬脂酸钙混合，在70-80℃下保温搅拌1-2小时，加入到混合料重量13-20倍的去离子水中，加入三硬脂酸甘油酯，超声3-10分钟，得石墨烯分散液；
(2)取油酸二乙醇酰胺，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为60-65℃，保温搅拌10-20分钟，得酰胺水溶液；
(3)取上述酰胺水溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入环氧改性聚四氟乙烯，升高温度为110-120℃，加入单乙醇胺，保温搅拌1-2小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得聚四氟乙烯改性石墨烯；
(4)取上述聚四氟乙烯改性石墨烯，与环烷酸锌混合，搅拌均匀，加入到混合料重量17-20倍的二甲基甲酰胺中，在85-90℃下保温搅拌100-140分钟，均匀的涂覆在玻璃板上，送入烘箱中，在70-75℃下干燥10-13小时，出料冷却，揭膜，即得所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜。
本发明的优点：
本发明首先以甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇为原料，以甲醇锂为催化剂，改性聚四氟乙烯，得到环氧改性的聚四氟乙烯，之后将石墨烯采用硬脂酸盐活化，然后分散到油酸二乙醇酰胺水溶液中，最后在高温下促进环氧开环，从而改善了石墨烯在聚四氟乙烯间的分散相容性，从而提高了成品薄膜的力学稳定性，本发明的石墨烯薄膜因为与聚四氟乙烯共混，增强了其弹性模量，具有很好的抗压性能，韧性高，耐热性好，电循环稳定性好，综合性能优越。
具体实施方式
实施例1
一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯90、三硬脂酸甘油酯1、油酸二乙醇酰胺6.7、环氧改性聚四氟乙烯40、环烷酸锌0.1、硬脂酸钙1、单乙醇胺4。
所述的环氧改性聚四氟乙烯是由下述重量份的原料组成的：
苯骈三氮唑1、聚四氟乙烯60、甲基丙烯酸甲酯10、环氧丙醇6、二异氰酸酯1、甲醇锂0.01。
所述的环氧改性聚四氟乙烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取苯骈三氮唑，加入到其重量6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入二异氰酸酯，升高温度为70℃，加入聚四氟乙烯，保温搅拌1小时，得预处理聚合物溶液；
(2)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，加入到上述预处理聚合物溶液中，搅拌均匀，升高温度为90℃，加入甲醇锂，保温搅拌3小时，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述环氧改性聚四氟乙烯。
所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)取石墨烯、硬脂酸钙混合，在70℃下保温搅拌1小时，加入到混合料重量13倍的去离子水中，加入三硬脂酸甘油酯，超声3分钟，得石墨烯分散液；
(2)取油酸二乙醇酰胺，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为60℃，保温搅拌10分钟，得酰胺水溶液；
(3)取上述酰胺水溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入环氧改性聚四氟乙烯，升高温度为110℃，加入单乙醇胺，保温搅拌1小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得聚四氟乙烯改性石墨烯；
(4)取上述聚四氟乙烯改性石墨烯，与环烷酸锌混合，搅拌均匀，加入到混合料重量17倍的二甲基甲酰胺中，在85℃下保温搅拌100分钟，均匀的涂覆在玻璃板上，送入烘箱中，在70℃下干燥10小时，出料冷却，揭膜，即得所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜。
实施例2
一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯100、三硬脂酸甘油酯2、油酸二乙醇酰胺10、环氧改性聚四氟乙烯60、环烷酸锌0.3、硬脂酸钙2、单乙醇胺7。
所述的环氧改性聚四氟乙烯是由下述重量份的原料组成的：
苯骈三氮唑2、聚四氟乙烯70、甲基丙烯酸甲酯13、环氧丙醇8、二异氰酸酯2、甲醇锂0.02。
所述的环氧改性聚四氟乙烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取苯骈三氮唑，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入二异氰酸酯，升高温度为80℃，加入聚四氟乙烯，保温搅拌2小时，得预处理聚合物溶液；
(2)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，加入到上述预处理聚合物溶液中，搅拌均匀，升高温度为110℃，加入甲醇锂，保温搅拌4小时，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述环氧改性聚四氟乙烯。
所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)取石墨烯、硬脂酸钙混合，在80℃下保温搅拌2小时，加入到混合料重量20倍的去离子水中，加入三硬脂酸甘油酯，超声10分钟，得石墨烯分散液；
(2)取油酸二乙醇酰胺，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为65℃，保温搅拌20分钟，得酰胺水溶液；
(3)取上述酰胺水溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入环氧改性聚四氟乙烯，升高温度为120℃，加入单乙醇胺，保温搅拌2小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得聚四氟乙烯改性石墨烯；
(4)取上述聚四氟乙烯改性石墨烯，与环烷酸锌混合，搅拌均匀，加入到混合料重量20倍的二甲基甲酰胺中，在90℃下保温搅拌140分钟，均匀的涂覆在玻璃板上，送入烘箱中，在75℃下干燥13小时，出料冷却，揭膜，即得所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜。
性能测试：
将本发明的聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜粘附在玻璃纤维滤纸上，进行弯折，弯折角度为150°，弯折30000次不断裂；
在1A/g的比电容为203.8-211.2F/g；在经过500次循环伏安扫描后，比电容值保持为92.8-93.1％；
杨氏模量：0.015-0.017Mpa。

Claims (4)

1.一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
石墨烯90-100、三硬脂酸甘油酯1-2、油酸二乙醇酰胺6.7-10、环氧改性聚四氟乙烯40-60、环烷酸锌0.1-0.3、硬脂酸钙1-2、单乙醇胺4-7。
2.根据权利要求1所述的一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜，其特征在于，所述的环氧改性聚四氟乙烯是由下述重量份的原料组成的：
苯骈三氮唑1-2、聚四氟乙烯60-70、甲基丙烯酸甲酯10-13、环氧丙醇6-8、二异氰酸酯1-2、甲醇锂0.01-0.02。
3.根据权利要求2所述的一种聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜，其特征在于，所述的环氧改性聚四氟乙烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取苯骈三氮唑，加入到其重量6-10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入二异氰酸酯，升高温度为70-80℃，加入聚四氟乙烯，保温搅拌1-2小时，得预处理聚合物溶液；
(2)取甲基丙烯酸甲酯、环氧丙醇混合，加入到上述预处理聚合物溶液中，搅拌均匀，升高温度为90-110℃，加入甲醇锂，保温搅拌3-4小时，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述环氧改性聚四氟乙烯。
4.一种如权利要求1所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取石墨烯、硬脂酸钙混合，在70-80℃下保温搅拌1-2小时，加入到混合料重量13-20倍的去离子水中，加入三硬脂酸甘油酯，超声3-10分钟，得石墨烯分散液；
(2)取油酸二乙醇酰胺，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，升高温度为60-65℃，保温搅拌10-20分钟，得酰胺水溶液；
(3)取上述酰胺水溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入环氧改性聚四氟乙烯，升高温度为110-120℃，加入单乙醇胺，保温搅拌1-2小时，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得聚四氟乙烯改性石墨烯；
(4)取上述聚四氟乙烯改性石墨烯，与环烷酸锌混合，搅拌均匀，加入到混合料重量17-20倍的二甲基甲酰胺中，在85-90℃下保温搅拌100-140分钟，均匀的涂覆在玻璃板上，送入烘箱中，在70-75℃下干燥10-13小时，出料冷却，揭膜，即得所述聚四氟乙烯复合石墨烯薄膜。
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