[發明專利]一種用于樹脂基復合材料的氨基化石墨烯的制備方法

有效

• 申請號: 201710203337.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106995211B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 楊程;時雙強;郝思嘉
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;C08K9/04;C08K3/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

本發明屬于石墨烯制備技術，涉及一種用于樹脂基復合材料的氨基化石墨烯的制備方法。其特征在于，制備的步驟如下：按照下述方法之一制備氧化石墨烯分散液；按照下述方法之一制備有機二胺溶液；制備氨基化石墨烯。本發明提供了一種用于樹脂基復合材料的氨基化石墨烯的制備方法，簡化了工藝，降低了成本，減輕了環境污染，提高了石墨烯填料在樹脂中的分散性以及和樹脂基體間的結合力，為擴大石墨烯的應用奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于石墨烯制備技術，涉及一種用于樹脂基復合材料的氨基化石墨烯的制備方法。

背景技術

石墨烯是由一層sp²雜化的碳原子構成的蜂窩狀二維晶體，是形成其他碳材料的基本單元。由于石墨烯的獨特結構，也使它具備了許多特殊的性質，如優異的導熱性、導電性以及機械性能等。石墨烯因其性能優良而受到廣泛關注，而對其應用的研究中很重要的一方面就是將其添加到樹脂基材料中，以改善樹脂的各項性能。但是石墨烯具有的活性官能團很少，表面呈惰性狀態，因而它與樹脂間的相互作用較弱，導致填料與基體間的應力傳遞很難形成，直接影響了樹脂基復合材料的綜合性能。同時由于石墨烯片的比表面積較大，也使得石墨烯在樹脂中容易發生團聚，這些都大大限制了它的應用。

改善石墨烯在樹脂中的分散性，提高石墨烯和樹脂間的相互作用、形成良好的界面，是制備性能優良的石墨烯/樹脂基復合材料的必備條件。氨基化石墨烯是把石墨烯的前驅體——氧化石墨烯作為原料，利用表面的含氧官能團進一步氨基化而制得的產物。氨基化石墨烯相比于石墨烯，表面官能團活性大，更易與樹脂基產生相互作用，通過提高界面結合力實現了石墨烯填料與基體之間的應力傳遞和分散，進而起到增強和增韌的效果。同時氨基化改性有效改善了石墨烯的團聚現象，使其在樹脂中的分散更加均勻。另一方面，還可以通過使用不同的氨基化試劑來調控石墨烯的性質，使其更好的與各種樹脂相容。

目前制備氨基化石墨烯的方法有很多，比較常見的方法是：在氧化石墨烯的有機溶劑中添加羧基活化劑(例如亞硫酰氯等)，加入有機胺類/有機二胺類物質后，使羧基和氨基生成酰胺鍵，從而完成氨基化改性。還有的方法是在氧化石墨烯的有機溶劑中加入二異氰酸類物質，通過進一步的還原反應生成氨基完成改性。再有的方法是通過重氮化等有機反應將含有氨基的物質接到氧化石墨烯表面。然而，這些方法在制備氨基化石墨烯的過程中大量使用有機試劑，存在工藝復雜，成本高，環境污染等問題。而且在有關于氨基化石墨烯制備方法的專利中，鮮有將氨基化石墨烯作為填料用于改善樹脂基復合材料性能的相關應用。

發明內容

本發明的目的是：提供一種用于樹脂基復合材料的氨基化石墨烯的制備方法，以便簡化工藝，降低成本，減輕環境污染；提高石墨烯填料在樹脂中的分散性以及和樹脂基體間的結合力，為擴大石墨烯的應用奠定基礎。

本發明的技術方案是：一種用于樹脂基復合材料的氨基化石墨烯的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、按照下述方法之一制備氧化石墨烯分散液：

1.1、稱取至少1g氧化石墨烯粉體，置于燒杯中，加入蒸餾水，在超聲波清洗儀中超聲處理至少1h，得到氧化石墨烯的水分散液，所述氧化石墨烯粉體的質量與蒸餾水的體積的比例為1：200～1：300，氧化石墨烯粉體質量的單位為g，蒸餾水體積的單位為mL；

1.2、稱取至少1g氧化石墨烯粉體，置于燒杯中，加入蒸餾水，在超聲波清洗儀中超聲處理至少1h，得到氧化石墨烯的水分散液，所述氧化石墨烯粉體的質量與蒸餾水的體積的比例為1：250～1：375，氧化石墨烯粉體質量的單位為g，蒸餾水體積的單位為mL；向氧化石墨烯的水分散液中加入N,N-二甲基甲酰胺，在超聲波清洗儀中超聲處理至少0.5h，得到氧化石墨烯在混合溶劑中的分散液，所述N,N-二甲基甲酰胺與蒸餾水的體積比為1：3～3：1；

2、按照下述方法之一制備有機二胺溶液：

2.1、當采用乙二胺時，直接量取；