[發(fā)明專利]一種高填充氧化石墨烯/樹脂雜化物及其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810357105.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN110387105B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧詠來;李鵬舉;吳曉輝;郭寶春;楊志軍;張立群;馬勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué);華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L57/02
• 分類號(hào): C08L57/02;C08L25/04;C08L45/00;C08K3/04;C08K13/02;C08L9/06;C08L9/00;C09D7/61;C09D7/65;C09J11/08;C09J11/04
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發(fā)明公開了一種高填充氧化石墨烯/樹脂雜化物的制備方法，包括步驟：制備樹脂的懸浮液，將氧化石墨水漿在超聲下均勻分散在去離子水中得到氧化石墨烯水分散液，將氧化石墨烯分散液和樹脂懸浮液超聲混合，得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯/樹脂預(yù)分散液，干燥得到氧化石墨烯/樹脂雜化物粉體。本方法采用納米級(jí)固體顆粒穩(wěn)定皮克林乳液的方法，有效且易實(shí)施，成功制備了高填充量的氧化石墨烯/樹脂預(yù)混物，并實(shí)現(xiàn)了其均勻分散，該粉體可用于橡膠、涂料、膠黏劑中，提高了樹脂和氧化石墨烯的綜合使用性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高填充氧化石墨烯/樹脂雜化物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化石墨烯(graphene oxide，GO)是氧化石墨烯的一種重要的派生物，也被稱為功能化的氧化石墨烯，它的結(jié)構(gòu)與氧化石墨烯大體相同，只是在二維基面上連有一些官能團(tuán)，主要是含氧官能團(tuán)，比如羥基、羧基和環(huán)氧基等，其中羥基和環(huán)氧官能團(tuán)主要位于石墨片的基面上，而羥基和部分羧基則處在邊緣處，使得一些極性有機(jī)分子和聚合物可以很容易與氧化石墨烯復(fù)合，從而制備納米復(fù)合材料。

而樹脂作為橡膠添加劑的使用，尤其是低聚石油樹脂的使用，對(duì)于橡膠的抗?jié)窕阅堋⒛湍バ阅芏加辛撕艽蟪潭壬咸嵘瑫r(shí)對(duì)于橡膠的加工性能也有了很大的改善，比如門尼粘度的降低。陳建軍等采用精餾單體石油樹脂NOVARES TL100的轎車子午線輪胎胎面膠動(dòng)態(tài)力學(xué)性能較好，采用高純度古馬隆茚樹脂NOVARES C10的轎車子午線輪胎胎面膠耐低溫性能較好，采用改性雙環(huán)戊二烯(DCPD)樹脂NOVARES TC100的工程機(jī)械輪胎胎面膠抗切割性能較好。(陳建軍，侯曉倩.功能性石油樹脂對(duì)輪胎胎面膠性能的影響[J].橡膠科技，2016，14(8):10-16.)

皮克林(Pickering)乳液作為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，大量的研究人員對(duì)此類乳液在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究，固體粒子的潤(rùn)濕性決定了乳液的類型和穩(wěn)定性。固體顆粒粒徑要遠(yuǎn)小于乳液液滴粒徑才能形成穩(wěn)定乳液，一般來說粒徑越小被乳化的體系越穩(wěn)定，納米粒子尺寸小于一般固體尺寸，混合分散納米粒子和水及油性溶劑，在一定的環(huán)境條件下能夠形成較穩(wěn)定的乳液。Gudarzi等人采用皮克林乳液的思路，選取具有適當(dāng)聚合物粒徑的氧化石墨烯并選擇了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-GO體系，用皮克林乳液聚合法制備了納米復(fù)合材料，對(duì)該理論進(jìn)行了驗(yàn)證。產(chǎn)品的TEM表明不同尺寸以及填充量的氧化石墨烯和PMMA有著不同的排列分布，而在氧化石墨烯含量為0.3％的納米復(fù)合材料具有更好的熱穩(wěn)定性和剛度。(Gudarzi M M，Sharif F.Self assembly of graphene oxide at theliquid-liquid interface:A new route to the fabrication of graphene basedcomposites[J].Soft Matter，2011，7(7):3432-3440.)

在氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備過程中，氧化石墨烯復(fù)合材料一直難以得到大范圍的推廣使用，最主要的原因還是有兩方面：一方面氧化石墨烯作為納米級(jí)的填料，其團(tuán)聚的問題一直難以得到有效的解決，單片層或少片層的氧化石墨烯難以批量化制備；另一方面氧化石墨烯團(tuán)聚體的出現(xiàn)造成了填料和膠料間界面的結(jié)合出現(xiàn)了縫隙，造成橡膠的一些機(jī)械性能和加工性能的下降。

王洋等人公開了一種高分散氧化石墨烯原位改性石油樹脂制備復(fù)合材料的方法，大致分為三個(gè)步驟：制備可反應(yīng)型氧化石墨烯；配制氧化石墨烯混合液及反應(yīng)物料；采用原位聚合制備氧化石墨烯/石油樹脂復(fù)合材料，所述可反應(yīng)型氧化石墨烯含量占總投量重量比的0.1～2％。但是此方法過于繁復(fù)，而且對(duì)于氧化石墨烯沒有羧基化處理，表面的含氧官能團(tuán)較少，故此界面結(jié)合能力不能得到很好的提高。[湯龍程，萬艷君，趙麗，等.一種功能化氧化石墨烯/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的制備方法:，CN 103627139 A[P].2014.]

發(fā)明內(nèi)容