[發明專利]一種用于改性硅橡膠的聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料及其改性方法

在審

• 申請號: 201811372830.1
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109504099A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 周藝峰;張震;陳鵬鵬;聶王焰;徐穎
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08K3/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種用于改性硅橡膠的聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料及其改性方法，該復合材料是在氧化石墨烯表面生長有甲基乙烯基封端的聚硅氧烷顆粒，以其對甲基乙烯基硅橡膠進行改性，可以提高甲基乙烯基硅橡膠的力學性能和耐熱性能。

技術領域

本發明屬于功能高分子材料學領域，具體涉及一種用于改性硅橡膠的聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料及其改性方法。

背景技術

甲基乙烯基硅橡膠(MVQ)是一種特種合成橡膠，分子主鏈為Si-O鏈、側基為有機基團，具有耐高低溫、耐天候、耐臭氧、耐輻射、絕緣性和生物相容性優異等特點，在航空航天、電子電器、汽車制造、醫療衛生等領域應用廣泛。但未經補強的MVQ物理性能較差，沒有實際的使用價值，必須對其進行補強。

石墨烯納米復合材料是石墨烯最快獲得研究和應用的領域之一，將石墨烯引入硅橡膠中，可望賦予該類復合材料優良的力、熱、電、磁等物理化學性能，但石墨烯的反應惰性及其易團聚、難分散的特點，限制了它在硅橡膠材料中的應用。

中國發明專利CN106519699A采用水合脅對氧化石墨烯進行還原，將所得石墨烯加入到室溫硫化硅橡膠中，得到了一種性能優于純硅橡膠的復合材料。中國發明專利CN106084791A 通過將氧化石墨烯加入到室溫硫化硅橡膠中，得到一種智能導熱材料。但是這些研究并沒有對石墨烯進行表面處理，仍未解決石墨烯和硅橡膠的相容性問題。

發明內容

為避免上述現有技術所存在的不足之處，本發明公開了一種用于改性硅橡膠的聚硅氧烷/ 氧化石墨烯納米復合材料及其改性方法，所要解決的技術問題在于，通過對石墨烯進行表面處理，解決石墨烯與硅橡膠的相容性問題，提高硅橡膠的性能。

本發明為實現發明目的，采用如下技術方案：

本發明首先公開了一種用于改性硅橡膠的聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料，其特點在于：所述聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料是在氧化石墨烯表面生長有甲基乙烯基封端的聚硅氧烷顆粒。

上述聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料的制備方法為：將片層氧化石墨烯加入到去離子水中并超聲分散均勻，得到濃度在0.01-0.02g/mL的氧化石墨烯分散液；將氧化石墨烯分散液和甲基乙烯基硅氧烷倒入三口燒瓶中，在冰浴條件下以600-800rpm的轉速機械攪拌 15-30min，然后逐滴加入氨水調節pH至9-11，再以300-400rpm的轉速機械攪拌15-30min；攪拌完成后，轉移至40℃水浴鍋中，以300-400rpm的轉速機械攪拌反應24h；反應結束后，所得產物經洗滌、60℃干燥，即獲得聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料。

本發明所用片層氧化石墨烯通過改進的Hummer法制備，具體步驟如下：將2g石墨粉與 1g NaNO₃粉末加入三口燒瓶中，再加入50mL質量濃度為98％的濃H₂SO₄，冰水浴下磁力攪拌，將6g KMnO₄固體顆粒在5℃條件下分批加入三口燒瓶中，加完后升溫至35℃攪拌反應24h；反應結束后向反應液中加入100mL去離子水，攪拌混合均勻后再加入250mL去離子水，隨后向反應液中滴加15mL 30wt％的雙氧水，再加入200mL 1mol/L的HCl溶液，攪拌混合均勻，隨后以4500r/min的轉速離心，除去上層清液，用水洗滌并離心沉淀物直至pH接近中性；將離心后的沉淀物轉移至500mL大燒杯中并加300mL去離子水，超聲2h以上，再用4500r/min的轉速離心溶液20min，收集離心管上部液體，即為棕色氧化石墨烯溶液，用截留分子量為12000-14000的透析袋透析一周后，再在-50℃下冷凍干燥24h，即獲得片層氧化石墨烯。

優選地，甲基乙烯基硅氧烷和氧化石墨烯的質量比為10:1。

本發明進一步公開了一種上述聚硅氧烷/氧化石墨烯納米復合材料的應用，其是用于作為填料，對甲基乙烯基硅橡膠進行改性，以提高甲基乙烯基硅橡膠的力學性能和耐熱性能。