[發明專利]一種氧化石墨烯自修復聚合物的制備方法

在審

• 申請號: 201811142249.0
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN108997750A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 姜大偉;王瑩;孫才英;李斌;許苗軍;吳子劍;陳月;蘇泰;張超;陳嘉毅;張路;賴曉幸
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C08L77/08
• 分類號: C08L77/08;C08K3/04;C08K5/21;C08J3/24;C08G69/34
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種氧化石墨烯自修復聚合物的制備方法，屬于自修復聚合物材料制備技術領域。本發明首先采用改進的Hummers法利用石墨烯制備氧化石墨烯，通過紅外光譜測試，證明石墨烯表面活性基團的顯著增加。然后，通過使用二聚酸和二乙烯三胺進行交聯聚合，制備枝狀低聚物，最后，分別將制得的氧化石墨烯與制得的枝狀低聚物、尿素進行混合，在135～160℃溫度下交聯聚合反應4h，即制備得到氧化石墨烯自修復聚合物，本發明相對于現有技術的有益效果是：尿素與枝狀低聚物交聯聚合生產的原有自修復聚合物力學性能差，難以實際應用，本發明利用氧化石墨烯的片狀結構增強特性改善了材料的力學性能，增強了材料的實用性。

技術領域

本發明屬于自修復聚合物材料制備技術領域，具體涉及一種氧化石墨烯自修復聚合物的制備方法。

背景技術

近年來，隨著聚合物材料的開發和應用，材料的損傷問題成為材料領域發展的一大難題。而材料的自修復恰好可以解決該問題，自修復聚合物材料是指具有自我修復功能的新型材料，其靈感來源于生物體受損傷后自我修復，在材料中，自修復功能主要體現材料本身能及時診斷并修復出現的各種形式的損傷。自修復聚合物材料可提高材料的安全系數、延長材料的使用壽命、降低維護成本等，因而被應用在航空航天、軍工、建筑材料等諸多領域，具有巨大的市場潛力和應用前景。自修復技術主要可以分為本征型和外援型兩大類。外援型自修復技術需要填充修復劑等外界修復物質。本征型自修復技術不需添加外界修復劑。目前，本征型自修復技術應用愈加廣泛，本征型自修復技術原理包括兩種：可逆共價鍵自修復和可逆非共價鍵自修復。可逆共價鍵自修復是在體系中引入一些特殊化學鍵，例如酰腙鍵，雙硫鍵，N-O鍵，Dieal-Alder可逆反應等實現。可逆非共價鍵自修復作用包括體系中的氫鍵的相互作用，巰水作用，靜電相互作用，離子相互作用，分子擴散作用等實現。近年來，基于氫鍵的自修復聚合物因其材料基體選擇范圍大、修復性能穩定等優勢，自2008年Leibler報道后迅速發展，但是原始自修復聚合物基體的力學性能較差，應用范圍受限。

氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時在橫向尺寸上擴展到數十微米。因此，其結構跨越了一般化學和材料科學的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統型態的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性，可作為填充體添加在自修復聚合物基體中，改善自修復聚合物基體力學性能，使自修復聚合物材料應用范圍更廣泛。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的基于氫鍵自修復聚合物力學性能較差，進而導致其難以實際應用的問題，提供一種氧化石墨烯自修復聚合物的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種氧化石墨烯自修復聚合物的制備方法，所述方法具體步驟如下：

步驟一：氧化石墨烯的制備：取1.00g～1.50g石墨、10mL磷酸和90mL硫酸加到500mL三口瓶中，將6g高錳酸鉀均分為12次在1分鐘內均勻加入三口瓶中，在4℃水浴中攪拌1h；升溫至50℃，保溫攪拌24h；將所得產物倒入250mL 0℃冰水中，邊攪拌邊滴加30％過氧化氫溶液至溶液顏色變為金黃色；

先后使用體積分數5％的稀鹽酸溶液和蒸餾水將產物離心至上清液的pH值為7，用蒸餾水洗滌沉淀，然后將洗滌好的粘稠狀沉淀倒入100mL燒杯中，在超聲功率為150W時超聲120分鐘，再置于70℃真空干燥箱中充分干燥48h，即得到氧化石墨烯；

步驟二：枝狀低聚物的制備：將30～40g二聚酸與12.3g～16.4g二乙烯三胺放在100mL三口瓶中，采用磁力攪拌，在160℃下冷凝回流反應24h，在反應過程中持續通入氮氣保護，生成枝狀低聚物；