[發(fā)明專利]氧化石墨烯化學(xué)修飾無(wú)機(jī)填料的方法、所得產(chǎn)品及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410034778.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103788413A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳娟;金鑫;趙丹;葛曷一;王翠翠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08K9/06
• 分類號(hào): C08K9/06;C08K9/02;C08K7/14;C08K7/28;C09C1/28;C09C3/12;C09C3/06;C09C3/04;C08L63/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種氧化石墨烯化學(xué)修飾無(wú)機(jī)填料的方法，其特征是包括以下步驟：

（1）將無(wú)機(jī)填料放入濃硫酸和雙氧水的混合液中，在90℃下浸泡30min，進(jìn)行表面羥基化處理，浸泡后水洗，干燥；

（2）將步驟（1）的無(wú)機(jī)填料用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理；

（3）將氧化石墨烯粉末或氧化石墨烯水溶液加入到pH=5.8-6.0的MES緩沖溶液中，形成混合溶液，加入氧化石墨烯后進(jìn)一步調(diào)整pH保持混合溶液的pH為5.8-6.0，然后向混合溶液中依次加入EDC和NHS，超聲處理1~3h；

（4）向步驟（3）的溶液中加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后的無(wú)機(jī)填料，室溫下進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，用氧化石墨烯對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行修飾；反應(yīng)后過(guò)濾、洗滌、干燥，得氧化石墨烯修飾無(wú)機(jī)填料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：所述無(wú)機(jī)填料為空心玻璃微珠或玻璃纖維；所述硅烷偶聯(lián)劑是一端帶有氨基的硅烷偶聯(lián)劑；所述氧化石墨烯的羧基含量為8-12%，優(yōu)選10-12%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是：步驟（3）中，EDC與NHS?的用量按照氧化石墨烯中的羧基：EDC：NHS的摩爾比為1:10~20:10~20，優(yōu)選1:20:15。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是：步驟（3）中，氧化石墨烯在混合溶液中的濃度為0.1~5.0mg/ml；步驟（4）中，無(wú)機(jī)填料的用量為步驟（3）中溶液質(zhì)量的5~20%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是：步驟（3）中，MES緩沖溶液的濃度為1mol/L，用1mol/L的NaOH溶液調(diào)整混合液pH至5.8-6.0；步驟（4）中，酰胺化反應(yīng)的時(shí)間為24~48h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：步驟（1）中，濃硫酸濃度為98wt%，雙氧水濃度為30wt%；濃硫酸與雙氧水的體積比為7:3；無(wú)機(jī)填料的用量為濃硫酸和雙氧水混合液質(zhì)量的10%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是硅烷偶聯(lián)劑處理無(wú)機(jī)填料的步驟為：

a.將水與無(wú)水乙醇以45:5的質(zhì)量比配制成溶液，用冰乙酸調(diào)節(jié)溶液pH=6.0，邊攪拌邊向溶液中滴加硅烷偶聯(lián)劑，加至硅烷偶聯(lián)劑在溶液中的濃度為0.5wt%時(shí)停止，繼續(xù)攪拌1.5h使偶聯(lián)劑水解；

b.?偶聯(lián)劑水解后，重新調(diào)整溶液pH至6.0，然后向其中加入溶液質(zhì)量10%的無(wú)機(jī)填料，在60℃下攪拌40min，抽濾，水洗，烘干，即可。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是氧化石墨烯水溶液或粉末的制備方法為：

a.?室溫下，將0.5重量份硝酸鈉、1重量份石墨粉和46重量份98wt%濃硫酸在冰浴條件下混合，攪拌30?min，然后再緩慢加入3重量份高錳酸鉀，攪拌30?min；?

b.?將步驟a中的反應(yīng)體系加熱至35℃，攪拌2~48?h，得到褐色懸浮液；向懸浮液中緩慢地加入50重量份去離子水，攪拌，升溫至98℃繼續(xù)反應(yīng)5~10min，冷卻至室溫；?

c.?將步驟b的反應(yīng)液邊攪拌邊倒入167重量份去離子水中，加入5重量份?30wt%雙氧水，靜置24h；

d.?取下層沉淀，用去離子水在8000?r/min條件下離心洗滌三次，每次5~10?min；將沉淀用去離子水透析，直至BaCl₂檢測(cè)無(wú)SO₄^2-，透析后將粘稠液體加入去離子水中，超聲處理1h，然后將溶液在4000~8000r/min的條件下離心5~10min，所得上層液體即為氧化石墨烯水溶液，將氧化石墨烯溶液利用冷凍干燥法得到氧化石墨烯粉末。

9.按照權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的氧化石墨烯化學(xué)修飾無(wú)機(jī)填料的方法得到的氧化石墨烯修飾無(wú)機(jī)填料。

10.一種無(wú)機(jī)填料/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征是：按照權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的氧化石墨烯化學(xué)修飾無(wú)機(jī)填料的方法得到氧化石墨烯修飾無(wú)機(jī)填料，然后將所得的氧化石墨烯修飾無(wú)機(jī)填料與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制得無(wú)機(jī)填料/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。