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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711102151.8 (22)申请日 2017.11.10 (71)申请人 湖南辰砾新材料有限公司 地址 410217 湖南省长沙市望城经济技术 开发区黄金创业园C5栋4楼4-1-49 (72)发明人 朱佳媚 (51)Int.Cl. C08L 33/12(2006.01) C08L 23/08(2006.01) C08L 27/16(2006.01) C08L 79/02(2006.01) C08K 7/00(2006.01) C08K 3/34(2006.01) C08。
2、G 73/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于黑磷烯的半导体复合材料及其制 备方法与应用 (57)摘要 本发明涉及一种基于黑磷烯的半导体复合 材料及其制备方法与应用， 其原料组分如下： 黑 磷烯-聚苯胺复合物1020份， 成膜基底5060 份， 填料015份， 交联剂15份， 有机溶剂200 250份。 相对于现有技术， 本发明以黑磷烯-聚苯 胺为半导体介质， 其特殊的二维纳米结构， 使得 在不添加导电粉体情况下， 在20的体积电阻率 在611cm， 应用前景广泛； 且黑磷烯二维纳 米结构与苯胺形成共轭结构， 聚合后的聚苯胺与 黑磷复合均匀， 使得材料性能更加稳定。 权利要求书1。
3、页 说明书3页 CN 107778745 A 2018.03.09 CN 107778745 A 1.一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于， 其原料组分如下： 黑磷烯-聚苯胺 复合物1020份， 成膜基底5060份， 填料015份， 交联剂15份， 有机溶剂200250份。 2.根据如权利要求1所述的一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于， 所述的成 膜基底为乙烯-醋酸乙烯共聚物、 聚偏氟乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯、 聚氯乙烯中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于： 所述的填料 为高岭土、 膨润土、 滑石粉、 云母粉中的至少一种。 4.。
4、根据权利要求1所述的一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于： 所述的交联 剂为过氧化二异丙苯、 过氧化苯甲酰、 1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、 叔丁基过氧化碳酸脂、 叔丁基异丙苯基过氧化物、 过氧化异氯丙苯中的至少一种。 5.根据权利要求1所述的一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于： 所述的有机 溶剂为石油醚、 甲苯、 二甲苯、 三甲苯、 D40溶剂中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于： 在通氮气条 件下， 控制温度在-210， 将36份黑磷烯、 0.10.5份表面活性剂、 412份经减压蒸馏 的苯胺、 0.22份0.52mol/L。
5、盐酸、 5070份水加入到反应器中， 高速搅拌分散均匀， 然后 加入620份氧化剂， -210继续反应612h， 然后过滤， 干燥， 即得所述的黑磷烯-聚苯 胺复合物。 7.根据权利要求6所述的一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其特征在于： 所述的表面 活性剂为十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、 双十二烷基苯基醚二磺酸钠、 硬脂酸钠、 月 桂酸钠中的至少一种； 所述氧化剂为过硫酸钾、 过硫酸铵、 重铬酸钾、 碘酸钾、 三氯化铁、 双 氧水中的至少一种。 8.一种如权利要求1所述的基于黑磷烯的半导体复合材料制备方法， 其特征在于， 制备 的步骤如下： 首先将成膜基底溶于有机溶剂中， 然后再依次。
6、加入黑磷烯-聚苯胺复合物、 交 联剂， 充分混合均匀， 最后加热至120180除去溶剂加压即得所述半导体复合材料。 9.一种如权利要求1或8所述的基于黑磷烯的半导体复合材料应用方法， 其特征在于， 所述的半导体复合材料作为导电性能优良的材料， 广泛应用于照相器材、 光学仪器、 IC产 品、 半导体产品、 光电产品领域。 10.一种黑磷烯-聚苯胺复合物的制备方法， 其特征在于， 在通氮气条件下， 控制温度 在-210， 将黑磷烯、 表面活性剂、 苯胺、 盐酸、 水加入到反应器中， 高速搅拌分散均匀， 然 后加入氧化剂继续反应612h， 再经过滤、 干燥所得所述的黑磷烯-聚苯胺复合物； 其中， 所。
7、述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、 双十二烷基苯基醚二 磺酸钠、 硬脂酸钠、 月桂酸钠中的至少一种； 所述氧化剂为过硫酸钾、 过硫酸铵、 重铬酸钾、 碘酸钾、 三氯化铁、 双氧水中的至少一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 107778745 A 2 一种基于黑磷烯的半导体复合材料及其制备方法与应用 技术领域 0001 本发明涉及一种基于黑磷烯的半导体复合材料及其制备方法与应用， 属于半导体 复合材料领域。 技术背景 0002 聚合物半导电材料具有广阔的应用前景， 以电气领域为例， 在电缆中聚合物半导 电材料主要用于中高压电缆的绞线导体以及绝缘的屏蔽。 除了结构型导电聚合。
8、物外， 其他 的导电聚合物都是通过往聚合物中添加导电填料来制备导电材料。 其中， 主要使用的填料 是导电炭黑， 往往需要添加大量的炭黑(质量分数30-50)， 但是过高的炭黑含量会影响 材料的机械性能。 石墨烯是一种具有二维结构的碳质纳米新材料， 石墨烯中， 相邻碳原子以 共价键结合， 每个碳原子p轨道上的电子能够在大 键中自由移动， 因此具有优异的导电性 能， 其电导率能高达106s/cm， 以石墨烯作为填料可大大改善聚合物的导电性能。 0003 但是， 由于石墨烯的比表面积非常大， 片层之间的范德华力使得其极容易团聚。 因 此， 在聚合物中添加石墨烯， 因石墨烯与聚合物间的界面作用差， 往。
9、往极易发生团聚现象， 使得石墨烯很难在聚合物中分散开来。 通过对石墨烯化学改性能有效提高石墨烯在聚合物 中的分散性， 但是这样却破坏了石墨烯完整的共轭结构， 导致石墨烯性能下降， 从而影响了 石墨烯的实际应用。 0004 黑磷是一种类似于石墨的波形层状结构晶体， 其原子层间通过范德华力结合， 易 于被剥离成单层或少层的纳米薄片。 在单原子层中， 每个磷原子与相邻的3个磷原子形成具 有共价键的褶状蜂窝结构， 黑磷烯是天然的p型半导体， 价带电子跃迁至导带时， 为竖直跃 迁， 电子波矢不变， 因此其具有直接带隙， 且无论剥到多少层皆是直接带隙， 带隙可由层数 在0.3eV1.5eV范围调控,并且其。
10、具有明显的各向异性， 在X方向上的弹性模量较小， 且晶 体电子的有效质量仅为0.10.2m0， 这决定了黑磷烯具有较高的电子迁移率， 单层黑磷烯 电子迁移率可达10000cm2/(Vs)。 但是关于黑磷烯在半导体复合材料领域的应用较少。 发明内容 0005 为克服现有技术的缺点和不足， 本发明的目的旨在提供一种基于黑磷烯的半导体 复合材料。 0006 本发明的另一目的在于提高所述的基于黑磷烯的半导体复合材料的制备方法。 0007 本发明的再一目的在于提高所述的基于黑磷烯的半导体复合材料在照相器材、 光 学仪器、 IC产品、 半导体产品、 光电产品领域的应用。 0008 一种基于黑磷烯的半导体复。
11、合材料， 按重量份计， 其原料组分如下： 黑磷烯-聚苯 胺复合物1020份， 成膜基底5060份， 填料015份， 交联剂15份， 有机溶剂200250 份。 0009 所述的成膜基底为乙烯-醋酸乙烯共聚物、 聚偏氟乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯、 聚氯 乙烯中的至少一种。 说明书 1/3 页 3 CN 107778745 A 3 0010 所述的填料为高岭土、 膨润土、 滑石粉、 云母粉中的至少一种。 0011 所述的交联剂为过氧化二异丙苯、 过氧化苯甲酰、 1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、 叔 丁基过氧化碳酸脂、 叔丁基异丙苯基过氧化物、 过氧化异氯丙苯中的至少一种。 0012 所述的有机溶剂为石。
12、油醚、 甲苯、 二甲苯、 三甲苯、 D40溶剂中的至少一种。 D40溶剂 油是以馏份油为原料， 经过130kPa高压加氢精制后分馏而成， 可在市面上购得。 0013 所述的黑磷烯-聚苯胺复合物得制备方法为： 通氮气条件下， 控制温度在-210 ， 将36份黑磷烯、 0.10.5份表面活性剂、 412份经减压蒸馏的苯胺、 0.22份0.5 2mol/L盐酸、 5070份水加入到反应器中， 高速搅拌分散均匀， 然后加入含有620份氧化 剂， -210继续反应612h， 然后过滤， 干燥， 即得黑磷烯-聚苯胺复合物； 其中所述的表 面活性剂为十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯磺酸钠、 双十二烷基苯基醚二磺。
13、酸钠、 硬脂酸钠、 月桂酸钠中的至少一种； 所述氧化剂为过硫酸钾、 过硫酸铵、 重铬酸钾、 碘酸钾、 三氯化铁、 双氧水中的至少一种。 0014 所述的基于黑磷烯的半导体复合材料的制备方法为： 首先将成膜基底溶于有机溶 剂中， 然后再依次加入黑磷烯-聚苯胺复合物、 交联剂， 充分混合均匀， 最后加热至120180 除去溶剂加压即得所述半导体复合材料。 0015 相对于现有技术， 本发明具有以下优点或有益结果： (1)首次公开黑磷烯-聚苯胺 为半导体介质， 由于黑磷烯特殊的二维纳米结构， 使得在不添加导电粉体情况下， 所述半导 体复合材料在20的体积电阻率在611cm， 应用前景广泛； (2)所。
14、述的黑磷烯二维纳 米结构与苯胺形成共轭结构， 聚合后的聚苯胺与黑磷复合均匀， 所述的材料性能更加稳定。 具体实施方式 0016 实施例1 0017 一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其原料组分如下： 聚甲基丙烯酸甲酯50份， 黑 磷烯-聚苯胺复合物18份， 过氧化二异丙苯2份， 二甲苯200份。 0018 所述的基于黑磷烯的半导体复合材料的制备方法为： 首先将成膜基底溶于有机溶 剂中， 然后再依次加入黑磷烯-聚苯胺复合物、 交联剂， 充分混合均匀， 最后加热至140除 去溶剂加压即得所述半导体复合材料。 0019 所述的黑磷烯-聚苯胺复合物得制备方法为： 通氮气条件下， 控制温度在6， 将3 。
15、份黑磷烯、 0.4份双十二烷基苯基醚二磺酸钠、 9份经减压蒸馏的苯胺、 1.2份1mol/L盐酸、 65 份水加入到反应器中， 高速搅拌分散均匀， 然后加入含有12份过硫酸铵， 6继续反应8h， 然 后过滤， 干燥， 即得黑磷烯-聚苯胺复合物。 0020 对比例1： 将本实施例中的黑磷烯换为石墨烯， 按照相同的工艺制得石墨烯半导体 复合材料即为对比例1。 0021 实施例2 0022 一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其原料组分如下： 乙烯-醋酸乙烯共聚物60 份， 黑磷烯-聚苯胺复合物15份， 高岭土15份， 1,4-双叔丁基过氧异丙基苯3份， 甲苯250份。 0023 所述的基于黑磷烯的半。
16、导体复合材料的制备方法为： 首先将成膜基底溶于有机溶 剂中， 然后再依次加入黑磷烯-聚苯胺复合物、 交联剂， 充分混合均匀， 最后加热至180除 去溶剂加压即得所述半导体复合材料。 说明书 2/3 页 4 CN 107778745 A 4 0024 所述的黑磷烯-聚苯胺复合物得制备方法为： 通氮气条件下， 控制温度在10， 将5 份黑磷烯、 0.5份硬脂酸钠、 4份经减压蒸馏的苯胺、 1份2mol/L盐酸、 62份水加入到反应器 中， 高速搅拌分散均匀， 然后加入含有14份重铬酸钾， 10继续反应9h， 然后过滤， 干燥， 即 得黑磷烯-聚苯胺复合物。 0025 对比例2： 将本实施例中的黑磷。
17、烯换为石墨烯， 按照相同的工艺制得石墨烯半导体 复合材料即为对比例2。 0026 实施例3 0027 一种基于黑磷烯的半导体复合材料， 其原料组分如下： 聚偏氟乙烯58份， 黑磷烯- 聚苯胺复合物18份， 膨润土3份， 过氧化苯甲酰1.5份， 石油醚240份。 0028 所述的基于黑磷烯的半导体复合材料的制备方法为： 首先将成膜基底溶于有机溶 剂中， 然后再依次加入黑磷烯-聚苯胺复合物、 交联剂， 充分混合均匀， 最后加热至120除 去溶剂加压即得所述半导体复合材料。 0029 所述的黑磷烯-聚苯胺复合物得制备方法为： 通氮气条件下， 控制温度在3， 将5 份黑磷烯、 0.1份月桂酸钠、 11份经减压蒸馏的苯胺、 0.8份1.3mol/L盐酸、 55份水加入到反 应器中， 高速搅拌分散均匀， 然后加入含有20份碘酸钾， 3继续反应12h， 然后过滤， 干燥， 即得黑磷烯-聚苯胺复合物。 0030 对比例3： 将本实施例中的黑磷烯换为石墨烯， 按照相同的工艺制得石墨烯半导体 复合材料即为对比例3。 0031 实施例和对比例中半导体复合材料相同条件下的测试数据如下表所示， 由数据对 比可以看出， 实施例与对比例在20体积电阻率相近， 但强度和韧性更高。 0032 说明书 3/3 页 5 CN 107778745 A 5 。