[發明專利]聚合物接枝的石墨烯及其制備方法

有效

• 申請號: 201880025388.7
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN110573456B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 權元鐘;任容吾;李美真;全廣訓
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;C08F220/06;C08F220/18
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張云志;梁瑜

本發明提供一種石墨烯，其中，具有能夠提高石墨烯分散性能的官能團的聚合物與所述石墨烯的表面鍵合。本發明還提供一種制備上述石墨烯的方法。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年11月23日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2017-0157400的提交日期的權益，該申請的全部內容通過引用并入本說明書中。

本發明涉及一種石墨烯及其制備方法，其中，具有能夠提高石墨烯分散性能的官能團的聚合物與石墨烯的表面鍵合。

背景技術

石墨烯是其中碳原子通過二維sp2鍵合形成以六邊形形狀連接的排布，同時具有與碳原子層相當的厚度的半金屬物質。近來，已經報道對具有一個碳原子層的石墨烯薄片的性能進行評價，結果，石墨烯薄片可以表現出約50,000cm²/Vs以上的電子遷移率的非常優異的電導率。

另外，石墨烯具有結構和化學穩定性以及優異的導熱性的性能。此外，石墨烯僅由相對輕的元素碳組成，因此，容易加工成一維或二維納米圖案。由于這種電學、結構、化學和經濟性能，石墨烯有望在將來取代硅基半導體技術和透明電極，特別地，由于優異的機械性能而能夠應用于柔性電子器件領域。

另一方面，石墨烯具有非常強的自聚集性能，因此在聚合物或溶劑中不能良好分散，這是限制石墨烯的應用的因素。為了提高這種石墨烯的分散性能，必須用具有能夠與用作基體的聚合物或溶劑良好混合的官能團，或含有所述官能團的聚合物使石墨烯功能化。

作為在石墨烯的表面引入官能團的方法，已經報道了利用諸如Hummer方法的氧化方法的方法。當用強酸來氧化石墨烯時，在氧化后的石墨烯的表面上形成諸如羥基、環氧基和羧酸基的官能團，并且這些官能團用于進行額外的反應。

然而，當使用這種氧化的石墨烯時，不能確定要引入的官能團的類型，并且上述羥基、環氧基、羧酸基等以混合方式存在。因此，當使用這種官能團進行額外的反應時，反應的類型也不確定并且只會多樣化。另外，在氧化石墨烯的過程中，氧化反應不僅在石墨烯的邊緣進行，而且在石墨烯的內部結構中進行，這導致石墨烯特有的結構和化學性能喪失的限制，并且使用強氧化劑也產生環境污染問題。

因此，需要開發一種在保持石墨烯的結構和化學性能的同時能夠將特定的官能團引入到石墨烯的表面上的表面改性方法。例如，存在使用馬來酸酐和馬來酰亞胺通過非氧化的石墨烯的狄爾斯-阿爾德反應對石墨烯的表面進行改性的情況。然而，在所述物質在石墨烯的表面上改性之后，不能額外地進行聚合物聚合等，這導致對石墨烯的功能化的限制。

因此，本發明人對將聚合物有效接枝到石墨烯的表面上的方法進行深入研究，結果發現，如后文所述，可以通過首先通過狄爾斯-阿爾德反應對石墨烯的表面進行改性，并且其次使具有引入到石墨烯的表面上的雙鍵的單體聚合的方法來達到上述要求，從而完成本發明。

發明內容

技術問題

本發明的一個目的是提供一種石墨烯，其中，具有能夠提高石墨烯分散性能的官能團的聚合物與石墨烯的表面鍵合。本發明的另一目的是提供一種制備上述石墨烯的方法。

技術方案

在本發明的一個實施方案中，提供一種石墨烯，其中，由化學式1或化學式2表示的聚合物結構與所述石墨烯的表面鍵合：

[化學式1]

在化學式1中，

n是0至20的整數，

m1是1至10000的整數，

R₁和R₂各自獨立地是氫或C_1-4烷基，