[發明專利]一種石墨烯/熱致液晶全芳族聚酯復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310273258.4
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103333324A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 王羅新;汪志;王娟;吳靜;王樺;周虎
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C08G63/06
• 分類號: C08G63/06;C08G63/78;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04;D01F6/92;D01F1/09
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術領域

本發明涉及復合材料的制備方法，更具體地說一種石墨烯/熱致液晶全芳族聚酯復合材料的制備方法。

背景技術

?石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的二維蜂窩狀平面薄膜，具有高強度（130GPa）、高模量（1TPa）、高比表面積（2630m2/g）、高熱導率（5000w/(m·K))、高電荷傳輸力（200000cm2/g）等諸多優異性能，在航天軍工、電磁防護、太陽能電池、超級電容器、柔性顯示屏、傳感器、能量儲存、吸附和催化等諸多領域具有潛在應用，由于具備上述性能，石墨烯在石墨烯復合材料領域具有廣闊的應用前景，得到了國內外眾多學者的廣泛研究。

石墨烯摻雜將會賦予TLCP纖維優異的電學性能。由于石墨烯摻雜聚合物導電性的滲流閾值非常小，少量的石墨烯摻雜就能獲得較高的電導率。因此，相比碳粉和金屬顆粒的摻雜，石墨烯摻雜將使得TLCP纖維獲得導電性的同時兼顧了力學性能。考慮到石墨烯和TLCP纖維的協同效應，獲得的導電纖維力學性能甚至有可能優于單純的TLCP纖維。

結合液晶全芳族聚酯優異的機械性能和耐候性，可以獲得具有電磁防護功能的高性能TLCP纖維材料。為了有效地提升石墨烯摻雜的復合纖維的導電性，石墨烯在液晶全芳族聚酯基體中的均勻分散是關鍵科學問題。目前，對于石墨烯在各種聚合物基體中的分散已有許多研究報道，大量研究表明，石墨烯與大多數聚合物體系簡單的混合將表現出較差的分散性。石墨烯的分散方法一般是將石墨烯采用共價或非共價鍵的方式進行修飾，獲得具有較好分散性的功能化石墨烯，然后通過溶液或熔融共混等方式與樹脂基體混合，實現石墨烯在樹脂中的良好分散。然而，對于石墨烯在高熔點（~300℃）、難溶解全芳族聚酯中的分散，溶液共混方法很難實現。對于聚合物修飾或其他小分子修飾的石墨烯，?其熱降解溫度（耐溫性）很難達到TLCP的熔點溫度。因此，常規的熔融共混方法也很難實現石墨烯在TLCP樹脂基體中的良好分散。

國內外對于石墨烯復合材料的研究，在現有的技術中，中國專利公開號CN102153877A，公開日2011.08.17，發明名稱為“石墨烯復合材料及其制備方法”，該申請方案采用石墨烯和有機硅烷為反應物，所述有機硅烷發生水解后與石墨烯上的羥基發生脫水縮合反應，得到有機硅烷改性的石墨烯，制備的石墨烯復合材料具有良好的力學性能，但是石墨烯在復合材料中分散性不好。中國專利公開號CN101812194A，公開日2010.08.25，發明專利為“一種石墨烯基阻隔復合材料及其制備方法”，該申請案用偶聯劑對氧化石墨烯的表面進行功能化修飾，使其表面接枝活性官能團，然后再將修飾后的氧化石墨烯還原成石墨烯，將經修飾的石墨烯采用機械分散的方法分散到聚烯烴溶液中，在引發劑的作用下交聯鍵和，得到納米復合材料，但是，該方法在制備石墨烯復合材料的過程中石墨烯很容易發生團聚，采用機械分散的方法很難將修飾的石墨烯均勻分散到聚烯烴基體中，從而使得制備的石墨烯復合材料的力學性能提高的不明顯。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于克服了石墨烯與大多數聚合物簡單混合將表現出較差分散性的問題，利用6-烴基-2-萘甲酸的萘環結構與氧化石墨烯的π-π相互作用，獲得6-烴基-2-萘甲酸非共價鍵修飾的氧化石墨烯，然后將修飾后的氧化石墨烯加入到聚合反應體系中進行縮聚，氧化石墨烯在全芳族聚酯單體縮聚過程中熱還原生成石墨烯，從而制備石墨烯/熱致液晶全芳族聚酯復合材料，為了實現上述目的，其技術解決方案為：

一種石墨烯/熱致液晶全芳族聚酯復合材料的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：

a?將石墨經氧化處理后得到的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到氧化石墨烯的乙醇溶液，再加入6-烴基-2-萘甲酸，攪拌混合均勻后形成混合溶液，將混合溶液置于超聲設備中超聲處理3h，超聲設備的功率為80~100W，得到6-烴基-2-萘甲酸吸附在氧化石墨烯片層表面的混合溶液，然后將混合溶液在80℃的條件下烘干，獲得6-烴基-2-萘甲酸非共價鍵修飾的氧化石墨烯。

其中，氧化石墨烯與乙醇的質量比為1~10：800；6-烴基-2-萘甲酸與氧化石墨烯的質量比為10~50：1。