[發明專利]一種高填充氧化石墨烯/樹脂雜化物及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810357105.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110387105B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 盧詠來;李鵬舉;吳曉輝;郭寶春;楊志軍;張立群;馬勇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;華南理工大學
• 主分類號: C08L57/02
• 分類號: 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: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發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，得到穩定分散的氧化石墨烯/樹脂預分散液，干燥得到氧化石墨烯/樹脂雜化物粉體。本方法采用納米級固體顆粒穩定皮克林乳液的方法，有效且易實施，成功制備了高填充量的氧化石墨烯/樹脂預混物，并實現了其均勻分散，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。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，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用。

背景技術

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，它的結構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，主要是含氧官能團，比如羥基、羧基和環氧基等，其中羥基和環氧官能團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，使得一些極性有機分子和聚合物可以很容易與氧化石墨烯復合，從而制備納米復合材料。

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，對于橡膠的抗濕滑性能、耐磨性能都有了很大程度上提升，同時對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態力學性能較好，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，采用改性雙環戊二烯(DCPD)樹脂NOVARES TC100的工程機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)乳液作為當今的研究熱點，大量的研究人員對此類乳液在材料科學領域的應用進行了研究，固體粒子的潤濕性決定了乳液的類型和穩定性。固體顆粒粒徑要遠小于乳液液滴粒徑才能形成穩定乳液，一般來說粒徑越小被乳化的體系越穩定，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，在一定的環境條件下能夠形成較穩定的乳液。Gudarzi等人采用皮克林乳液的思路，選取具有適當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合材料，對該理論進行了驗證。產品的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％的納米復合材料具有更好的熱穩定性和剛度。(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/聚合物復合材料的制備過程中，氧化石墨烯復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的填料，其團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聚體的出現造成了填料和膠料間界面的結合出現了縫隙，造成橡膠的一些機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合材料的方法，大致分為三個步驟：制備可反應型氧化石墨烯；配制氧化石墨烯混合液及反應物料；采用原位聚合制備氧化石墨烯/石油樹脂復合材料，所述可反應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，而且對于氧化石墨烯沒有羧基化處理，表面的含氧官能團較少，故此界面結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/環氧樹脂納米復合材料的制備方法:，CN 103627139 A[P].2014.]

發明內容