[發明專利]一種提高氧化石墨烯與聚碳酸酯材料相容性的改性方法

在審

• 申請號: 201811033578.1
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109054087A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 張慧;張羽
• 申請（專利權）人: 四川力智久創知識產權運營有限公司
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04;C08L69/00
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本發明公開了一種提高氧化石墨烯與聚碳酸酯材料相容性的改性方法，包括以下步驟：（1）將氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一懸濁液；（2）在第一懸濁液中加入改性劑，加熱反應完成后，得到第二懸濁液；（3）將第二懸濁液用去離子水洗滌、離心分離，得到沉淀物；（4）將沉淀物在恒溫條件下進行真空干燥，得到改性氧化石墨烯；通過添加改性劑，對氧化石墨烯進行針對性改性處理，使氧化石墨烯上接枝更多與聚碳酸酯相容性更好的基團，從而顯著提高氧化石墨烯與聚碳酸酯之間的相容性，適合氧化石墨烯在聚碳酸酯中大量添加使用。

技術領域

本發明涉及石墨烯材料領域，具體涉及一種提高氧化石墨烯與聚碳酸酯材料相容性的改性方法。

背景技術

氧化石墨烯是石墨烯的氧化材料，具有和石墨烯相似的平面結構，由于表面含有大量的活性基團，如羥基(-OH)、環氧基[-C(O)C-]、羰基(-C＝O)、羧基(-COOH)、酯基(-COO-)等，所以氧化石墨烯與大多數材料都具有較好的相容性，且其具有與石墨烯相似的性能，能顯著改善多種材料的各項性能，是目前最好的通用復合改性材料之一，在復合材料領域得到廣泛使用。聚碳酸酯材料屬于現今使用最為廣泛的高分子材料之一，也是運用氧化石墨烯材料進行改性較多的材料之一。經研究發現，現有的氧化石墨烯材料雖然已能顯著增加聚碳酸酯的多種性能，但由于氧化石墨烯分子上活性基團種類單一，與聚碳酸酯材料的相容性較差，不利于氧化石墨烯材料在聚碳酸酯復合材料中的大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有氧化石墨烯與聚碳酸酯材料相容性較差的缺陷，提供一種提高氧化石墨烯與聚碳酸酯材料相容性的改性方法；本發明通過添加改性劑，對氧化石墨烯進行針對性改性處理，使氧化石墨烯上接枝更多與聚碳酸酯相容性更好的基團，從而顯著提高氧化石墨烯與聚碳酸酯之間的相容性，適合氧化石墨烯在聚碳酸酯中大量添加使用。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種提高氧化石墨烯與聚碳酸酯材料相容性的改性方法，包括以下步驟：

（1）將氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一懸濁液；

（2）在第一懸濁液中加入改性劑，加熱反應完成后，得到第二懸濁液；

（3）將第二懸濁液用去離子水洗滌、離心分離，得到沉淀物；

（4）將沉淀物在恒溫條件下進行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。

其中，步驟（1）中，50%的乙醇水溶液與氧化石墨烯的質量體積比（ml︰g）為25-50︰1；更優選的，所述的50%的乙醇水溶液與氧化石墨烯的質量體積比（ml︰g）為35︰1；通過優選，氧化石墨烯分散更均勻，改性效果更好。

優選的，步驟（1）中可以采用超聲波來輔助分散，能加快氧化石墨烯的分散速度，使分散更均勻，改性處理效果更好。

其中，步驟（2）中，所述的改性劑為羰基二咪唑、苯酚和碳酸氫鈉的混合物；所述改性劑能與氧化石墨烯上的活性基團鍵接，從而顯著改性氧化石墨烯與聚碳酸酯材料的相容性；優選的，所述改性劑中羰基二咪唑、苯酚和碳酸氫鈉的質量比為3-5︰2-4︰2；最優選的，所述改性劑中羰基二咪唑、苯酚和碳酸氫鈉的質量比為4︰3︰2；優選的改性劑配比，改性后的氧化石墨烯與聚碳酸酯的相容性最好。

優選的，所述改性劑與氧化石墨烯的質量之比為0.1-0.3︰1；最優選的，所述改性劑與氧化石墨烯的質量之比為0.2︰1；優選的質量比，改性后的氧化石墨烯與聚碳酸酯的相容性最好。

其中，優選的，步驟（2）中加熱反應的溫度為65-80℃；在優選溫度范圍內，改性效果最好，得到的氧化石墨烯與聚碳酸酯的相容性最好。

其中，步驟（3）中，離心的速度為2000-3500r/min，該離心速度下，分離效果最好。

其中，步驟（4）中，干燥的溫度為40-50℃，該溫度條件下，干燥速度快，耗能低。