[發明專利]一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法

有效

• 申請號: 201410221362.3
• 申請日: 2014-05-25
• 公開（公告）號: CN103965663A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 陸紹榮;祁博;徐旭;虞錦洪;肖仙娥;曾岑
• 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;C08G63/672;C08G63/78
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技術領域

本發明屬于高分子材料改性技術領域，特別涉及一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法。該方法主要是將高分子聚酯液晶接枝到氧化石墨烯片層上，制得聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，分子中碳原子以SP²雜化軌道組成六角環形呈蜂巢晶格的平面薄膜，并且只有一個碳原子厚度的二維材料。研究發現，其楊氏模量為1100GPa，斷裂強度達到130GPa，遠遠高于鋼鐵的強度，被認為是目前世界上最薄卻也是最硬的納米材料。

石墨烯獨特的單原子層結構賦予了其優異的物理性質，如石墨烯中的π電子可以在未成鍵的π電子間相互形成的π軌道中自由移動，從而使石墨烯擁有優異的導電性能。研究表明，在室溫下石墨烯中的載流子遷移率可達到15000cm²/(V·s)，是光速的1/300，在液氮溫度下甚至可以達到250000cm²/(V·s)，大大超過了銻化銦、砷化鎵、硅半導體等半導體材料。此外，石墨烯的比表面積很大，高達2630m²/g，其導熱系數達到5000Wm^-1K^-1，是一種優良的熱導體。由于石墨烯具有特殊的二維結構和優異的導電性能、超強的硬度，這對在其表面構筑不同結構和形態的納米金屬粒子、納米半導體及其復合材料提供有利條件。目前，石墨烯在納米器件、傳感器、復合材料、場發射材料和儲氫材料等領域已得到廣泛的應用。

石墨烯/聚合物基復合材料可以實現材料的優互補或增強，解決其結構缺性。石墨烯可以極大地提高聚合物材料的機械性能，這歸因于石墨烯的高比表面積，強納米材料/基體界面作用和SP²雜化碳優良的機械性能。同時，石墨烯/聚合物復合材料具有良好的導電、導熱性，可以做成可彎曲的導電薄膜材料，對無線電波有一定的屏蔽能力，可應用于國防、軍工領域制備抗靜電涂層，雷達吸波材料，以及潛艇飛機的隱身材料。另外，石墨烯在制備納電子場效應晶體管，能源儲備和導熱材料方面也有很好的應用前景。

在我們前期申請的發明專利中，李善榮，陸紹榮等，“一種聯苯型熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法”(ZL201210062490.9)，公開了一種由４,４′－對羥基聯苯二酚、氯乙醇、環氧氯丙烷等為原料，在四丁基溴化銨催化劑作用下，反應得到聯苯型液晶化合物，然后在將氧化石墨烯、二氯亞砜反應，再加入聯苯型液晶化合物反應，制得聯苯型液晶化合物接枝氧化石墨烯。在公開專利“端基含環氧基熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法” ( CN102766265A)中，我們報道了以對苯二甲酰氯、對羥基苯甲酸、二氯亞砜、環氧丙醇為原料，二月桂酸丁基錫為催化劑，制得端基含環氧基團的熱致性液晶化合物，然后與氧化石墨烯反應，得到端基含環氧基熱致性液晶接枝氧化石墨烯化合物。

利用上述制得的兩種液晶接枝氧化石墨烯化合物改性環氧樹脂，結果表明：少量的液晶接枝氧化石墨烯化合物，可大幅度的提高環氧樹脂復合材料的力學性能和熱性能。在上述的研究中，用于接枝氧化石墨烯的液晶化合物均為小分子化合物，而對于液晶高分子接枝氧化石墨烯的研究，目前未見有文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法。

具體步驟為：

(1)將3~7克4,4′-二(β-羥己氧基)聯苯溶解于50~80毫升N,N-二甲基甲酰胺中，再加入1毫升吡啶升溫至50~70℃，待反應物溶解后加入2~5克對苯二甲酰氯，在50~70℃下反應6~10小時，反應結束后，將反應液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶。

(2)量取10~30毫升超聲分散均勻的氧化石墨烯/N, N-二甲基甲酰胺混合液，向其中加入2~6克催化劑、0.15~0.5克4-二甲氨基吡啶和1~3克步驟(1)制得的聚酯液晶，在N₂保護下于30~40℃下攪拌反應8~10小時，然后過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產物，即為聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。

所述催化劑為N, N-二環己基碳二亞胺和N, N-二異丙基碳二亞胺中的一種或兩種。

本發明方法具有以下優點：制備工藝簡單、原料易得、成本低，所制備的聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物與聚合物之間有較好的界面相容性，可用于多種聚合物基復合材料的增強改性，且實現了聚酯液晶基元與氧化石墨烯的協同增強作用，有利于提高聚合物基復合材料的力學性能和熱性能。