[發(fā)明專利]基于氧化石墨烯的氧化還原體系引發(fā)劑及制備、使用方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810713279.6
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN109096413A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 姚燕;高瑞軍;吳浩;王玲
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C08F4/40
• 分類號: C08F4/40
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 吳家偉

本發(fā)明屬于石墨烯材料技術領域，公開了一種基于氧化石墨烯的氧化還原體系引發(fā)劑及制備、使用方法，按質量分數計，由氧化劑50?60份、主還原劑40?50份、助還原劑0?10份及水50?100份組成；氧化劑主要為有機過氧類氧化劑、無機過氧類氧化劑、四價鈰鹽中的一種或多種。本發(fā)明大幅度的降低聚合反應溫度，引發(fā)的聚合反應溫度可在0～60攝氏度內；氧化石墨烯的引入，既能利用氧化石墨烯表面大量有機官能團的還原性，又能夠充分利用氧化石墨烯的結構特點，將其自身的高強度、高彈性模量、高韌性等特性引入產品之中。

技術領域

本發(fā)明屬于石墨烯材料技術領域，尤其涉及一種基于氧化石墨烯的氧化還原體系引發(fā)劑及制備、使用方法。

背景技術

目前，業(yè)內常用的現有技術是這樣的：氧化石墨烯由于其優(yōu)異的電學、電子、熱性能，主要用于高分子復合材料、能源相關材料、傳感器、類紙材料、場效應晶體管和生物醫(yī)學應用等領域。氧化石墨烯的廣泛應用途徑之一就是把氧化石墨烯直接與高聚物復合制備復合材料，制備的復合材料能夠顯著提高其機械性能，但在制備的過程中，氧化石墨烯在高分子基體中的分散成為最大障礙。目前，將氧化石墨烯作為還原劑而參與高分子的聚合反應還未見報道，已報道的研究成果是將氧化石墨烯或氧化石墨作為引發(fā)劑來引發(fā)聚合反應，但聚合過程中的溫度較高，反應時間較長，轉化率也不高。專利201610164470.0中報道了一種以氧化石墨烯為引發(fā)劑引發(fā)環(huán)氧類單體聚合的方法，為使單體發(fā)生開環(huán)聚合反應，需控制聚合溫度0～100℃，反應時間8～72h。專利201110033020.5報道了一種氧化石墨作為引發(fā)劑引發(fā)烯類單體的自由基聚合反應，其所需的反應溫度較高，為45～160℃，并且其反應還需惰性氣體保護，反應條件較為苛刻。

氧化石墨烯屬于活性氧基官能團的范圍，可利用其活性官能團直接使用或對其本身進行化學改性，拓寬其應用領用。氧化石墨烯表面具有大量的諸如羥基、羧基、羰基等含氧活性官能團，在溫和的條件下即可發(fā)生斷鍵反應，生成自由基；氧化石墨烯具有還原性，與氧化劑組成氧化還原體系的引發(fā)劑，在引發(fā)乙烯基單體聚合反應式，可大幅度降低反應溫度。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)現有技術沒有基于氧化石墨烯及其衍生物為還原劑，與氧化劑共同組成氧化還原類型的引發(fā)劑體系；

(2)現有技術不能有效降低聚合反應溫度，引發(fā)的聚合反應溫度不能控制在0～60攝氏度內；

(3)現有技術所使用的氧化石墨烯引發(fā)性能較弱，產品轉化率較低；

(4)現有技術沒有結合氧化石墨烯表面具有大量羥基的還原性特點，沒有結合氧化石墨烯的自身的高強度、高彈性模量、高韌性等特性引入產品之中。使現有技術的產品性能較差。

解決上述技術問題的難度和意義：

難度：氧化石墨烯本身是具有一定的還原性，如果引發(fā)的單體種類不同，則對氧化石墨烯的還原性需求就不同，所以就緒增加氧化石墨烯自身的還原性。解決上述問題的難題在于如何提升氧化石墨烯的還原性，重點在于氧化石墨烯的表面化學改性。

意義：如果能夠解決上述現有的技術問題，將氧化石墨烯以引發(fā)劑的形式參與自由基聚合當中，在解決氧化石墨烯在基體中分散的同時，還能結合氧化石墨烯的自身的高強度、高彈性模量、高韌性等特性，提升復合材料產品的機械性能、力學性能和耐久性能。

發(fā)明內容

針對現有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于氧化石墨烯的氧化還原體系引發(fā)劑及制備、使用方法。

本發(fā)明是這樣實現的，一種基于氧化石墨烯的氧化還原體系引發(fā)劑，所述基于氧化石墨烯的氧化還原體系引發(fā)劑按質量份由氧化劑50-60份、主還原劑40-50份、助還原劑0-10份及水50-100份組成。

進一步，氧化劑為有機過氧類氧化劑、無機過氧類氧化劑、四價鈰鹽中的一種或多種，優(yōu)選為雙氧水、過硫酸鹽、硝酸鈰鹽中的一種或多種。