[發明專利]一種石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜的制備方法

無效

• 申請號: 201410056446.6
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103788647A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 胡楨;李楠;黃玉東;黎俊;趙生俊;王亞飛;易國星;李震輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08L79/04
• 分類號: C08L79/04;C08K9/02;C08K3/04;C08G73/22;B29C43/58
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及石墨烯高分子復合膜的制備方法。

背景技術

高性能液晶聚合物具有力學性能高、耐熱性能穩定等優點，被廣泛應用于航空航天、武器軍備等重要領域。聚對苯撐苯并雙噁唑（PBO）是一種典型的芳族液晶聚合物，具有高強度、高模量、高抗沖擊性、超疏水性和熱絕緣性、超強的耐熱性能、優良的耐候性等優異性能。PBO通常被用來制備高性能纖維，而PBO復合薄膜則難以制備。隨著科學技術的發展進步，人們對PBO提出了更高的要求，而使用石墨烯對其進行改性處理已得到人們的普遍認同，并迅速發展成該領域的研究熱點。石墨烯作為一種柔性的納米級片層狀改性體，通過與PBO共價或共混復合形成納米復合材料，通過熱壓成膜工藝制備石墨烯/PBO復合膜可顯著提高薄膜的力學強度和耐熱性能，同時可提高PBO薄膜的電導率，賦予薄膜吸波隱身、電磁屏蔽等功能。然而，現有的石墨烯PBO復合膜的制備方法仍存在著石墨烯易于團聚、難以分散、易于向薄膜表面遷移的問題，從而導致制備出的石墨烯PBO復合膜耐熱性差、力學性能差，影響其進一步發展。

發明內容

本發明要解決現有方法制備的PBO復合薄膜存在耐熱性差、力學性能差的問題，而提供一種石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜的制備方法。

一種石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜的制備方法，具體是按照以下步驟進行的：

一、將200mL～1500mL的濃H₂SO₄與20mL～100mL的濃H₃PO₄混合，再加入1g～10g納米石墨和6g～50g?KMnO₄，然后在溫度為0～50℃條件下混合均勻，再持續攪拌12～48小時，然后冷卻，再加入0.5L～5L蒸餾水，攪拌0.5～2小時，再通過0.22μm的微孔濾膜抽濾，并用蒸餾水潤洗濾餅，直至過濾器下端濾出液體的pH值呈中性，然后將濾餅冷凍干燥后得到氧化石墨；

二、按照質量份數稱取0.5～6份步驟一得到的氧化石墨、202份質量濃度為85%的磷酸、253份的五氧化二磷、100份4,6-二氨基間苯二酚二鹽酸鹽、1～10份二氯化錫、78份對苯二甲酸和183份的五氧化二磷；

三、將步驟二稱取的氧化石墨加入到磷酸中，超聲分散5～10h，再在攪拌條件下分3～5次加入步驟二稱取的253份的五氧化二磷，然后控制溫度為60℃～100℃，攪拌1～5h，再在氮氣氣氛下，加入步驟二稱取的4,6-二氨基間苯二酚二鹽酸鹽和二氯化錫，然后控制溫度為60℃～100℃，攪拌12～36小時，再升溫至120℃，保持8～24小時，然后在溫度為120℃條件下，加入步驟二稱取的對苯二甲酸，并攪拌4～8小時，再升溫至溫度為140℃～160℃，保持3～5小時，再升溫至溫度為180℃～200℃，分3次加入步驟二稱取的183份的五氧化二磷進行反應，控制反應時間為3～5小時，得到石墨烯/PBO復合物；

四、將步驟三制備到的石墨烯/PBO復合物傾倒在附有聚四氟乙烯薄膜的超平不銹鋼板上，然后將不銹鋼板放在熱壓機上，設置成型參數：溫度120℃～240℃、壓力5MPa～300MPa、成膜時間0.2～2h，成型完畢后，將得到的薄膜放入質量濃度為0～30%的磷酸溶液中浸泡8～48小時，然后室溫干燥，得石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜。

本發明的有益效果是：本發明制備得到的石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜的拉伸強度和模量分別是1.52GPa和87.9GPa，拉伸強度和模量較純PBO膜分別增加了14%和33%。石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜的起始分解溫度(T5%)為543.2℃，比純PBO膜的起始分解溫度高出88.4℃，說明了本發明制備得到的復合膜比PBO膜具有更好的耐熱性能及力學性能。

本發明用于制備石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉的具體實施方式，還包括各具體實施方式之間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式一種石墨烯/聚對苯撐苯并雙噁唑復合膜的制備方法，具體是按照以下步驟進行的：