[發明專利]一種聯苯型熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法

有效

• 申請號: 201210062490.9
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN102618094A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李善榮;陸紹榮;徐旭;凌日華;祁博;袁正凱
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C09C1/46
• 分類號: C09C1/46;C09C3/10;C08K9/04;C08K3/04
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技術領域：

本發明所屬技術領域為材料化學領域，特別涉及一種聯苯型熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法。?

背景技術：

石墨烯是人類已知強度最高的物質，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，石墨烯楊氏模量可達11000GPa，斷裂強度達125GPa，熱導率達5000W/(m·K)，比表面積高達2630m²/g，而且具有完美的量子隧道效應、半整數的量子霍爾效應和從不消失的電導率等性質，它的這一系列性能使其作為高性能功能填料在聚合物復合材料領域表現出巨大的吸引力。?

熱致性液晶化合物是一種新型的高性能高分子材料，具有模量高、強度高、自增強等特點，在液晶態下呈現出特有的易流動性、優良的熱穩定性和尺寸穩定性、較低的線膨脹系數和密度等優良的綜合性能。熱致性液晶在復合材料中可以起到自增強作用，對裂紋擴展具有約束閉合作用，少量熱致性液晶原纖的存在可以阻止裂紋，提高脆性基體的韌性而不降低材料的耐熱性和剛度。?

石墨烯/聚合物基復合材料可以實現材料的優勢互補，解決其結構缺陷。目前石墨烯/聚合物基復合材料的制備方法多樣，但大部分都操作工藝流程復雜，存在污染現象，成本較高，難于在工業上大規模生產應用，且在聯苯型熱致性液晶化合物上接枝氧化石墨烯的概念也從未被使用過。?

發明內容：

本發明的目的是提供一種端基含環氧基的聯苯型熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法，該化合物的制備原料易得，并在氧化石墨烯片層上成功接枝上端基含環氧基的聯苯型液晶，實現了氧化石墨烯和液晶化合物性能上的優勢互補，能很好的增韌改性熱固性樹脂。?

具體步驟為：?

(1)將1～10克氫氧化鈉和10～100ml無水乙醇混合，磁力攪拌直至氫氧化鈉完全溶解，再加入1～15克4，4′-對羥基聯苯二酚，反應10～60分鐘，添加4～30克氯乙醇，30～80℃持續反應12～48小時，反應結束后，用大量水使產物沉淀，減壓抽濾，產物用無水乙醇洗滌2～3次，烘干得到白色粉末，即為4，4′-二(β-羥乙氧基)聯苯(BP₂)；?

(2)取0.5～2克氫氧化鈉和1～5ml去離子水混合，磁力攪拌至氫氧化鈉完全溶?解；?

(3)將1～10克步驟(1)制得的4，4′-二(β-羥乙氧基)聯苯溶解于10～50mlN，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后與步驟(2)所得產物混合，70～120℃反應1～5小時；再加入5～15克環氧氯丙烷和0.01～0.05克四丁基溴化銨，繼續反應5～15小時，反應結束，用大量水使產物析出，減壓抽濾，產物用無水乙醇洗滌2～3次，烘干得乳白色的端基含環氧基的聯苯型液晶化合物；?

(4)將0.1～1克氧化石墨烯和20～100ml?N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混合，在超聲波環境下分散30～90分鐘，形成均勻分散的氧化石墨烯混合溶液；?

(5)取5～30ml步驟(4)超聲分散好的氧化石墨烯混合液置于帶有攪拌器、溫度計和冷凝管的三口燒瓶中，滴加1～10ml?SOCl₂，50～90℃反應5～10小時；?

(6)將2～20克步驟(3)制備的聯苯型液晶化合物溶解于20～80ml?N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后與步驟(5)所得產物混合，50～90℃反應5～10小時，反應結束后，用大量水使產物沉淀，減壓抽濾，產物用無水乙醇洗滌2～3次，烘干得到灰黑色產物，即為端基含環氧基的聯苯型液晶化合物接枝氧化石墨烯；?

所述氧化石墨是以化學純鱗片石墨為原料，采用Hummers氧化法制得；?

所述氫氧化鈉、無水乙醇、4，4′-對羥基聯苯二酚、氯乙醇、去離子水、二甲基甲酰胺、環氧氯丙烷和四丁基溴化銨均為分析純。?

本方法采用廉價易得的原料，簡單的合成過程制備出一種聯苯型液晶化合物接枝氧化石墨烯，具有以下優點：?

(1)制備氧化石墨烯的原料來源廣、低廉易得、操作容易、工藝簡單，無污染。?

(2)石墨烯片層上成功接枝上了端基含環氧基的聯苯型液晶，實現了氧化石墨烯和液晶高分子結構上的優勢互補。?

(3)該方法制備出的氧化石墨烯/液晶化合物在改性熱固性樹脂時，能很好的在樹脂基體中分散，并且相容性好，對樹脂具有明顯的增韌改性作用。?

(4)制備工藝比較簡單，在成本方面有一定的降低，有利于工業上大規模的實際應用。?

具體實施方式