CN110104643A - 一种柔性膨胀石墨及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳材料领域，具体涉及一种新型柔性膨胀石墨及其制备方法和应用。本发明提供一种膨胀石墨的制备方法，所述制备方法为：先将石墨在膨胀剂的作用下得到膨胀石墨，所得膨胀石墨表面具有褶皱结构；然后将所得膨胀石墨经剥离得到柔性膨胀石墨。本发明可制得柔性膨胀石墨，并且其可用于制备膨胀石墨薄膜或片材或与热塑性树脂共混制备导热和/或导电复合材料。
Description
技术领域
本发明属于碳材料领域，具体涉及一种新型柔性膨胀石墨及其制备方法和应用。
背景技术
随着柔性电子设备的发展，其包含的微型处理器由于计算速度快，功率高极易形成高温热点，迫使处理器降频工作，使得电子设备的性能大大的受到限制，所以散热薄膜的需求也随之受到了广泛的关注，如今最常用的散热薄膜是金属铜薄膜，但由于铜的导热较低(401W/mK)，密度较大(8.96g/cm3)，并且其韧性很差而不适合现在柔性电子器件的应用。石墨薄膜材料由于其导热较高(＞500W/mK)，密度较低(＜ 2.2g/cm3)。且具有一定的柔性而受到了广泛的关注。
其中膨胀石墨，由于其制备工艺简单并且氧化程度较低而具有很高的导热导电性能，被工业上广泛应用。但是现在广泛采用的膨胀石墨的制备方法是使用硝酸，硫酸，醋酸，微量高锰酸钾对原始石墨进行插层，高温使插层剂分解产生气体制备膨胀石墨。该方法分解产生有毒气体二氧化硫，二氧化氮，并且含有重金属锰，膨胀的时候需要较高的温度，通常高于500℃。污染环境，制备条件较为苛刻，并且插层和膨胀是两个独立步骤，洗涤较为困难，消耗大量水。更重要的是该方法制备的膨胀石墨片层为刚性的，没有任何褶皱，得到的膨胀石墨薄膜很脆，不能应用于柔性电子器件而极大的限制了它在下一代柔性电子器件的发展，所以，通过简单绿色的方法制备柔性膨胀石墨粉末成为一个亟待解决的问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种柔性膨胀石墨；其在石墨粉末表面引入褶皱来极大的提升膨胀石墨粉末的柔性；从而使得膨胀石墨能在下一代柔性电子器件中取得应用创新可能。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种膨胀石墨的制备方法，所述制备方法为：先将石墨在膨胀剂的作用下得到膨胀石墨，所得膨胀石墨表面具有褶皱结构；然后将所得膨胀石墨经剥离得到柔性膨胀石墨。
进一步，所述膨胀剂为过硫化物：优选为过硫酸铵、过硫酸氢铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的至少一种。
进一步，所述膨胀石墨的制备方法为：石墨在所述膨胀剂和硫酸的作用下进行石墨插层，且利用膨胀剂在硫酸中分解产生的气体使得石墨膨胀，从而形成膨胀石墨，并使得膨胀石墨表面具有褶皱结构：其中所述硫酸为浓硫酸(指质量分数为95％-98％) 或发烟硫酸中的至少一种。
更进一步，所述膨胀石墨的制备方法具体为：先将石墨和硫酸进行混合，将混合溶液升温至室温(25℃)～100℃，搅拌过程中加入膨胀剂并于室温(25℃)～100℃反应10min～5h小时；再过滤并回收硫酸；洗涤至中性；其中石墨与所述膨胀剂的质量比为1:2～1:20；石墨和浓硫酸的比例为1g:20ml～1g:80ml。
进一步，所述剥离方法采用高速剪切、超声或球磨中的至少一种。
进一步，所述剥离在水中进行。
进一步，所述柔性膨胀石墨的制备方法还包括：剥离之后经过还原处理。
再进一步，所述还原方法为热还原。
更进一步，热还原方法中还原温度为300℃～1000℃，还原时间为30s～10min；优选为5min。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种柔性膨胀石墨，其采用上述制备方法制得。
本发明要解决的第三个技术问题是指出上述所得的柔性膨胀石墨可用于制备膨胀石墨薄膜或片材或与热塑性树脂共混制备导热和或导电复合材料。
本发明的技术效果：
1、使用过硫酸铵，过硫酸钾或过硫酸钠作为膨胀剂，其插层和膨胀同时进行，相比于传统膨胀石墨插层和膨胀分开进行的方法，更加节约能源，处理方法更加简单。
2、相比于传统膨胀石墨制备中要使用高温促进插层剂的分解，一般大于500℃，该方法可以将膨胀温度控制在室温(25℃)～100℃左右，可控，方便。
3、相较于传统膨胀石墨高温处理脱去官能团极难在水里进行分散和剥离，该法制备的膨胀石墨具有一定的氧化程度能在水里进行剥离，绿色环保。
4、相比于高锰酸钾引入的含氧官能团，过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠引入的含氧官能团极易除去，使得该法制备的膨胀石墨能极大的恢复导热导电性能。
5、使用过硫酸铵等膨胀剂同时能起到氧化剂的作用，相比于高锰酸钾等氧化剂，不引入重金属离子，无毒无害，降低对环境的污染。
6、相较于使用传统的硫酸作为插层剂，膨胀剂释放大量二氧化硫等有毒气体，使用过硫酸铵等作为膨胀剂只释放氧气，氮气，大大降低对环境污染和设备的腐蚀。
7、本发明所得柔性膨胀石墨可用于制备膨胀石墨薄膜或片材或与热塑性树脂共混制备导热和/或导电复合材料。例如用于手机、电脑后背散热垫片，LED灯外壳辅助散热装置等。
附图说明：
图1为本发明实施例13所得柔性膨胀石墨薄膜的柔性性能，(a)图为实施例13 所得柔性膨胀石墨薄膜的反复折叠性能；(b)图为使用实施例13所得柔性膨胀石墨薄膜折成的千纸鹤；其中r1-5代表实施例13中的柔性膨胀石墨薄膜。
图2中，a图为对比例1中剥离后商用膨胀石墨粉末(传统膨胀石墨)表面的SEM微观图；a1图和a2图为a的放大图；b图为实施例13制备的柔性膨胀石墨粉末表面的SEM 微观图；b1图和b2图为b图的放大图；比较图2a和图2b可知，传统可膨胀石墨片是很平整的刚性结构，而利用本发明方法所得柔性膨胀石墨的表面含有很多褶皱。
图3中，d图为对比例1中商用膨胀石墨剥离后制备的薄膜表面SEM微观图；d1图为d图的放大图；e图为实施例13所得柔性膨胀石墨薄膜表面SEM微观图；e1图为e图的放大图；比较图3d和图3e可知，本发明所得柔性膨胀石墨在制备成薄膜后其表面仍有很多褶皱结构。
图4中，c图和c1图为商用膨胀石墨(传统膨胀石墨)剥离后制备的薄膜折叠前后的表面图；f图,f1图和f2图分别为本发明实施例13所得柔性膨胀石墨薄膜折叠前，折叠后和展开时的表面图；由图4可知，普通膨胀石墨薄膜非常脆，直接的折叠造成了断裂，而柔性膨胀石墨薄膜可以通过反复的折叠，没有发生任何断裂，只有轻微的折痕产生。
图5为本发明所得柔性膨胀石墨增韧机理图；本发明所得柔性膨胀石墨，在沿着应力方向的褶皱可以在水平应力产生作用时伸展开，阻止应力造成直接断裂，垂直于应力方向的褶皱可以在应力作用时部分伸展，对抗弯折造成的断裂。这种特殊的褶皱结构就可以赋予膨胀石墨薄膜很好的柔韧性，是普通膨胀石墨不具有的。
具体实施方式
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种膨胀石墨的制备方法，所述制备方法为：先将石墨在膨胀剂的作用下得到膨胀石墨，所得膨胀石墨表面具有褶皱结构；然后将所得膨胀石墨经剥离得到柔性膨胀石墨。
本发明膨胀石墨的制备原理如下：
1.过硫酸铵，过硫酸钾或过硫酸钠等过硫化物能够在硫酸的作用下插层石墨，并且其能在硫酸中分解产生气体，在石墨层间分解产生的气体能够克服石墨片层之间的π-π相互作用使得石墨膨胀形成膨胀石墨；并且使得膨胀石墨表面形成很多褶皱，这些褶皱能够在外在应力的作用下伸展或者弯折，使得制备的膨胀石墨能具有很好的韧性；
2.通过这种方法制备的膨胀石墨，由于被引入了一定的弱氧化，上面含有一些含氧官能团，大大的降低了膨胀石墨与水之间表面张力能量不匹配；这样能使得水很好的浸润膨胀石墨表面，增大的比表面积和弱氧化使得所制备的膨胀石墨能在水中轻易剥离。后续采用热还原的方式，极大的除去引入的含氧官能团；恢复膨胀石墨良好的导热导电性能。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。
本发明实施所用的原料为：
实施例1柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml浓硫酸或发烟硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.140，电子能谱所示C/O 比为126。
实施例2柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入20ml硫酸之中，加入5g过硫酸氢铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过 800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.157，电子能谱所示C/O 比为107。
实施例3柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入80ml硫酸之中，加入5g过硫酸钾，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.162，电子能谱所示C/O 比为98。。
实施例4柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入2g过硫酸钠，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.128，电子能谱所示C/O 比为132。
实施例5柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入10g过硫酸氢铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过 800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.368，电子能谱所示C/O 比为52。
实施例6柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入20g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过 800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.436，电子能谱所示C/O 比为39。
实施例7柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为室温(25℃)反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.132，电子能谱所示C/O 比为132。
实施例8柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为85℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.147，电子能谱所示C/O 比为121。
实施例9柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应30min。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过 800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.138，电子能谱所示C/O 比为129。
实施例10柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应5h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.258，电子能谱所示C/O 比为65。
实施例11柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过300℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.216，电子能谱所示C/O 比为78。
实施例12柔性膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过500℃热还原5min得到柔性膨胀石墨。
性能测试，所得柔性膨胀石墨的拉曼光谱所得缺陷比Id/Ig为0.187，电子能谱所示C/O 比为92。
实施例13柔性膨胀石墨薄膜的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h；过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，过滤得到膨胀石墨薄膜，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨薄膜。该薄膜还原后具有良好的柔性。
性能测试，所得柔性膨胀石墨薄膜的导电率为2977S/cm，导热系数为845W/mK。薄膜厚度仅有10μm时，其电磁屏蔽系数高达33.1dB。
实施例14柔性膨胀石墨复合材料的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h。过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，加入200ml水搅拌均匀，超声高速搅拌剥离，经过800℃热还原5min得到柔性膨胀石墨粉体。
柔性膨胀石墨与聚乙烯进行熔融共混，其中柔性膨胀石墨粉体质量分数为10％，再热压制备片材。所得片材的导热系数为1.5W/mK。
实施例15吸油多孔膨胀石墨的制备
将1g石墨加入40ml硫酸之中，加入5g过硫酸铵，设定反应温度为35℃反应1h，过滤回收利用硫酸，反复洗涤至中性，干燥，使用柴油作为样品就行吸油测试，1g该膨胀石墨粉体能吸收30g柴油。
对比例1:
购买商用的可膨胀石墨，马弗炉膨胀800℃，5min，超声高搅剥离，得到剥离的膨胀石墨片(如图2a所示)没有任何褶皱，过滤成薄膜发现，商用膨胀石墨薄膜很脆；而利用本发明制备的膨胀石墨表面有很多褶皱(如图2b所示)，所得薄膜韧性优良。此外，商用膨胀石墨导电性能为1467S/m，导热系数为348W/mK。
Claims (10)
1.一种膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先将石墨在膨胀剂的作用下得到膨胀石墨，所得膨胀石墨表面具有褶皱结构；然后将所得膨胀石墨经剥离得到柔性膨胀石墨。
2.根据权利要求1所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述膨胀剂为过硫化物：优选为过硫酸铵、过硫酸氢铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨的制备方法为：石墨在所述膨胀剂和硫酸的作用下进行石墨插层，且利用膨胀剂在硫酸中分解产生的气体使得石墨膨胀，从而形成膨胀石墨，并使得膨胀石墨表面具有褶皱结构：其中所述硫酸为浓硫酸或发烟硫酸中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨的制备方法为：先将石墨和硫酸进行混合，将混合溶液升温至室温至100℃，搅拌过程中加入膨胀剂并于室温至100℃反应10min～5h小时；再过滤并回收硫酸；洗涤至中性；其中石墨与所述膨胀剂的质量比为1：2～1：20；石墨和浓硫酸的比例为1g：20ml～1g：80ml。
5.根据权利要求1～4任一项所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述剥离方法采用高速剪切、超声或球磨中的至少一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述剥离在水中进行。
7.根据权利要求1～6任一项所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述柔性膨胀石墨的制备方法还包括：剥离之后经过还原处理。
8.根据权利要求7所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于，所述还原方法为热还原；进一步，热还原方法中还原温度为300℃～1000℃，还原时间为30s～10min；优选为5min。
9.一种柔性膨胀石墨，其特征在于，所述柔性膨胀石墨采用权利要求1～8任一项所述的方法制得。
10.柔性膨胀石墨用于制备膨胀石墨薄膜或片材或与热塑性树脂共混制备导热和或导电复合材料；所述柔性膨胀石墨采用权利要求1～8任一项所述的方法制得，或为权利要求9所述的柔性膨胀石墨。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN113233453A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-10 | 四川大学 | 高导电导热石墨材料及其制备方法 |
| CN115818635A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-21 | 四川大学 | 一种导热导电石墨薄膜及其制备方法 |
| CN116161657A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-05-26 | 四川大学 | 一种类球状中空石墨及其制备方法和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105253878A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-01-20 | 复旦大学 | 一种常温常压下直接制备膨胀石墨或石墨烯的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105253878A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-01-20 | 复旦大学 | 一种常温常压下直接制备膨胀石墨或石墨烯的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A. V. MELEZHIK ET AL.: "Mechanochemical synthesis of graphene nanoplatelets from expanded graphite compound", 《NANOTECHNOLOGIES IN RUSSIA》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113233453A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-10 | 四川大学 | 高导电导热石墨材料及其制备方法 |
| CN113233453B (zh) * | 2021-06-04 | 2022-12-02 | 四川大学 | 高导电导热石墨材料及其制备方法 |
| CN115818635A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-21 | 四川大学 | 一种导热导电石墨薄膜及其制备方法 |
| CN116161657A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-05-26 | 四川大学 | 一种类球状中空石墨及其制备方法和应用 |
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