[發明專利]石墨烯-苯乙烯系衍生物化合物及其制備方法

在審

• 申請號: 201811251133.0
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN111100256A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 金銘;楊為民;俞峰萍;何文軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F212/14;C08F212/36;C01B32/184;C01B32/194
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本發明涉及石墨烯?苯乙烯系衍生物化合物及其制備方法，石墨烯?苯乙烯系衍生物化合物中苯乙烯系衍生物與石墨烯之間以酯基的形式結合，苯乙烯系衍生物的質量分數為0.1％～20％。該技術方案很好的解決了石墨烯在有機溶劑中的分散問題及石墨烯與離子交換樹脂聚合單體的共價結合的問題，可用于苯乙烯系復合離子交換樹脂材料的工業生產和應用中。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯-苯乙烯系衍生物化合物及其制備方法。

背景技術

工業生產的陰離子交換樹脂多是以苯乙烯-二乙烯苯共聚球體為骨架，通過氯甲基化和胺化引入季銨基團或其他胺基團制成的。一般來說，離子交換樹脂的熱力學穩定性通常較差，易發生不可逆溶脹，如普通商業通用的強堿性陰離子交換樹脂特別是氫氧型陰離子交換樹脂的使用溫度僅限于60℃，這會大大限制其應用領域。近些年來，離子交換樹脂改性的發展主要集中在功能化修飾制備離子交換樹脂和合成新型離子交換樹脂兩方面。利用合適的功能基團對樹脂表面進行修飾改善，可制備出附帶新型功能基團的離子交換樹脂，有利于提高樹脂的熱力學穩定和吸附性能。如在苯環上引入鹵素、硝基、乙酰基等吸電子集團，可以使苯環上的磺酸基不易脫落，提高陽離子型交換樹脂的熱穩定性；或通過改變與季銨的氮原子相連的烴基基團，或將苯環與季銨基團間的亞甲基變成長鏈烴基等來提高陰離子交換樹脂的熱穩定性(He Mingyang,Chen Qun.Ion Exch Adsorpt,2002,18(2):119-124)。

石墨烯是由單層sp²雜化碳原子構成的，具有規則蜂窩結構的理想二維納米晶體。石墨烯具有優異的物理化學性能，如彈性模量為1100GPa，強度高達130GPa，熱導率為5300W/m.K，載流子遷移率為15000cm²/(V.s)等。基于此，石墨烯與離子交換樹脂的復合可利用石墨烯獨特的性能，有效的提高聚合物的力學性能、電學性能和熱穩定性等性能。目前石墨烯與樹脂的復合主要是通過其與苯乙烯的復合實現的。如專利CN 104926975A公開了制備強堿性石墨烯復合陰離子交換樹脂材料的方法。

目前的研究中主要通過改善復合材料的制備技術和制備工藝以改善石墨烯的分散性，或者通過對石墨烯進行功能化改性(共價或非共價改性)以改善其分散和復合材料的界面性能。如Stankovich(Stankovich S,Dikin D A,Dommett G H B,et al.Nature,2006,442:282-286)等利用異氰酸酯與氧化石墨烯表面的官能團反應得到氨基甲酸酯和胺基化合物，并通過溶液插層法制備得到了以聚苯乙烯為基體的異氰酸酯改性的石墨烯納米復合材料；Li等(Li W,Tang X Z,Zhang H B,et al.Carbon,2011,49(14):4724-4730)利用十八胺的堿性和弱還原性與石墨烯納米層上的環氧基團發生親核取代反應，得到了表面經功能化和還原的石墨烯片，并與聚苯乙烯復合制備了高電導率的聚苯乙烯/石墨烯復合材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是提供一種石墨烯-苯乙烯系衍生物的化合物，可用于苯乙烯系復合離子交換樹脂材料的工業生產和應用中。

本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的用于石墨烯-苯乙烯類衍生物的化合物的制備方法。

為了解決上述技術問題之一，本發明采用的技術方案為：

一種石墨烯-苯乙烯系衍生物化合物，所述化合物中苯乙烯系衍生物與石墨烯之間以酯基的形式結合，化合物的結構式如下所示：

其中，R為碳數為1～30的烷烴基、碳數為2～30的烯烴基、碳數為2～30的鹵代烴的任意1種或至少2種組合，優選碳鏈數為1～10的烷烴基，較為優選地，為1～5的烷烴基，Graphene為石墨烯或其衍生物。

上述技術方案中，優選地，所述R為(CH₂)_n，n＝1、2、3、4、或5。