[發(fā)明專利]氧化石墨烯化學修飾無機填料的方法、所得產(chǎn)品及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410034778.4
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103788413A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 陳娟;金鑫;趙丹;葛曷一;王翠翠
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K9/02;C08K7/14;C08K7/28;C09C1/28;C09C3/12;C09C3/06;C09C3/04;C08L63/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種氧化石墨烯化學修飾無機填料的方法，其特征是包括以下步驟：

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

（2）將步驟（1）的無機填料用硅烷偶聯(lián)劑進行處理；

（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)劑處理后的無機填料，室溫下進行酰胺化反應，用氧化石墨烯對無機填料進行修飾；反應后過濾、洗滌、干燥，得氧化石墨烯修飾無機填料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：所述無機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，無機填料的用量為步驟（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，酰胺化反應的時間為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；無機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)劑處理無機填料的步驟為：

a.將水與無水乙醇以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%的無機填料，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5~10min，冷卻至室溫；?

c.?將步驟b的反應液邊攪拌邊倒入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檢測無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中任一項所述的氧化石墨烯化學修飾無機填料的方法得到的氧化石墨烯修飾無機填料。

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