[發明專利]一種多層交聯石墨烯基聚硅氧烷的制備方法

有效

• 申請號: 201811383944.6
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109651824B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 孫輝永;姚慶達;王小卓;楊義清;溫會濤;但衛華
• 申請（專利權）人: 興業皮革科技股份有限公司
• 主分類號: C08L83/08
• 分類號: C08L83/08;C08K9/04;C08K3/04;C09D175/04;C09D183/08;C09D7/61
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 段秋玲

本發明涉及石墨烯基聚硅氧烷材料技術領域，提供一種多層交聯石墨烯基聚硅氧烷的制備方法，以氧化石墨烯為原料，經多乙烯多胺改性再還原后利用溶膠凝膠法與硅烷偶聯劑改性聚硅氧烷反應，制得多層交聯石墨烯基聚硅氧烷，有效提升氧化石墨烯在聚硅氧烷中的分散穩定性，將聚硅氧烷和石墨烯優勢互補，提供了一種具有一定導電能力、物理性能高、機械強度強、耐黃變、使用壽命長等優異性能的水溶性石墨烯改性聚硅氧烷材料。

技術領域

本發明涉及石墨烯基聚硅氧烷材料技術領域，特別涉及一種多層交聯石墨烯基聚硅氧烷的制備方法。

背景技術

聚硅氧烷因其獨特的結構而具有許多優異的性能，廣泛應用于電子電器、汽車交通、化工、輕工、機械、建筑、纖維等諸多領域。聚硅氧烷是一種具有不同黏度、無毒、無嗅、無腐蝕、不易燃燒的液體油狀物，具有粘溫系數小、耐高低溫、抗氧化、閃點高、揮發性小，無毒等特性。但是聚硅氧烷疏水性較強，在產品使用過程中有破乳、粘輥的現象，此外傳統的聚硅氧烷還具有黃變、增加產品憎水性等缺陷。因此，如何在聚硅氧烷結構中引入具有較高化學活性，且能與產品有效結合的聚合物結構，使得聚硅氧烷可以很好的錨在產品表面并實現親水是聚硅氧烷應用所需要解決的主要問題。

目前為了解決前述技術問題，現有對石墨烯/聚硅氧烷復合材料進行研究，采用物理共混法將石墨烯或者氧化石墨烯與聚硅氧烷混合，石墨烯是自然界強度最高的二維納米材料，具有非常好的韌性，可作為納米填充物，用來增強、增韌聚合物材料；氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，是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，因此將石墨烯或者氧化石墨烯與聚硅氧烷復合，能提高復合材料的物理性能、機械強度，同時賦予復合材料耐黃變、水溶性等性能，以解決現有聚硅氧烷材料應用存在的技術問題。

但是，采用物理共混法進行石墨烯或者氧化石墨烯與聚硅氧烷混合，會存在有如下問題：(1)石墨烯存在易團聚、反應惰性等技術缺陷，因此，難以將石墨烯直接分散進聚合物體系中，使用石墨烯難以對其功能化修飾，石墨烯與聚硅氧烷之間的作用力僅存在vander walls力，對材料的物化性能無明顯提升；而相對于石墨烯，氧化石墨烯雖能較好的分散在聚合物體系中，但是由于其二維結構已被破壞，故在物化性能上相對石墨烯混合有明顯下降；(2)采用物理共混法進行復合混合，石墨烯或者氧化石墨烯與聚硅氧烷之間均是通過vander walls力實現復合結合，而聚硅氧烷主鏈全部由單鍵組成，Si-O單鍵為柔順性最好的單鍵，故聚硅氧烷空間構象之間轉變的位壘Δμb遠小于外場作用能，故聚硅氧烷單體在空間中呈線團狀無規蜷曲，且聚硅氧烷鏈段能不斷改變其構象。由于分子間作用力遠遠弱于共價鍵鍵合，聚硅氧烷鏈段柔順性過強，依賴van der walls力難以將石墨烯或者氧化石墨烯很好的錨在聚硅氧烷上，造成石墨烯或者氧化石墨烯在聚硅氧烷中分散性過弱，對物化性能提升較為有限，且容易形成沉淀或懸浮液，大大降低了復合材料的綜合性能，實用性低。

發明內容

因此，針對上述的問題，本發明提出一種多層交聯石墨烯基聚硅氧烷的制備方法，以氧化石墨烯為原料，經改性劑改性再還原后利用溶膠凝膠法與硅烷偶聯劑改性聚硅氧烷反應，制得多層交聯石墨烯基聚硅氧烷，有效提升氧化石墨烯在聚硅氧烷中的分散穩定性，將聚硅氧烷和石墨烯優勢互補，提供了一種具有一定導電能力、物理性能高、機械強度強、耐黃變、使用壽命長等優異性能的水溶性石墨烯改性聚硅氧烷材料。

為實現上述技術問題，本發明采取的解決方案為：一種多層交聯石墨烯基聚硅氧烷的制備方法，包括如下步驟：

步驟(1)氧化石墨烯改性：將氧化石墨烯加入有機溶劑中，超聲分散30-270min，然后加入改性劑，N,N-二環己基碳二亞胺，超聲分散5-30min，得到反應混合液，轉入反應器中在70-140℃下反應12-96h，加入與有機溶劑等量的無水乙醇，在0-50℃下靜置6-48h，過濾、洗滌、真空干燥得到固體粉末，再經還原后得到改性氧化石墨烯；

步驟(2)改性聚硅氧烷制備：將硅氧烷單體、硅烷偶聯劑、封端劑、催化劑、交聯劑在70-140℃下反應3-8h，得到改性聚硅氧烷；