[發明專利]基于石墨烯氣凝膠骨架調控PMMA結構復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202010760013.4
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111925536A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 熊軍;秦顯營;羅丹
• 申請（專利權）人: 深圳石墨烯創新中心有限公司
• 主分類號: C08J5/00
• 分類號: C08J5/00;C08L33/12;C08K7/24;C01B32/184
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 杜立軍

1.一種基于石墨烯氣凝膠骨架調控PMMA結構復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括采用PMMA預聚物浸潤石墨烯氣凝膠，然后對所述PMMA預聚物進行原位聚合制備石墨烯氣凝膠/PMMA復合材料的步驟。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括下列步驟：

(1)氧化石墨烯的制備；

(2)石墨烯氣凝膠的制備；

(3)PMMA預聚物的制備；以及

(4)石墨烯氣凝膠/PMMA復合材料的制備。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)包括：將鱗片石墨與濃硫酸共混，并在冰水浴中攪拌1～1.5h；然后加入高錳酸鉀，反應1～1.5h；接著升溫至40～45℃，反應1～1.5h；再升溫至85～90℃，反應1～1.5h，其后，分三次將去離子水加入到反應混合物中，然后加入雙氧水至反應物變為黃色，待反應物冷卻后，先用稀鹽酸清洗，再用去離子水清洗，經離心、干燥后，得到氧化石墨烯。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述濃硫酸的濃度為98wt％，鱗片石墨為200～300目，鱗片石墨與濃硫酸的配比為1g:20ml～1g:30ml，高錳酸鉀與濃硫酸的配比為1g:4ml～1g:6ml，加入的去離子水總量與濃硫酸的體積比為6:1～7:1，雙氧水濃度為30wt％，稀鹽酸濃度為2wt％～3wt％。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)包括：將氧化石墨烯與去離子水配置成水溶液，并超聲震蕩0.1～6h，得到分散良好的氧化石墨烯水溶液；將氧化石墨烯水溶液加入水熱釜中，在90～200℃下處理2～24h，得到氧化石墨烯水凝膠；將氧化石墨烯水凝膠放入到水合肼水溶液中，在90～100℃浸泡24～48h，冷凍干燥；將冷凍干燥后的石墨烯氣凝膠，在90～100℃干燥8～12h，得到石墨烯氣凝膠。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述氧化石墨烯水溶液的濃度為0.1～50mg/ml；所述水合肼水溶液中的水合肼與氧化石墨烯的質量比為10:7～10:10。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述水合肼水溶液的濃度為40wt％～80wt％。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)包括：將甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體放入錐形瓶中，加入引發劑過氧化二苯甲酰，引發劑與MMA的配比為1g:250ml～1g:300ml；在80～90℃水浴加熱錐形瓶，至瓶內反應物粘度達到600～800mPa·s時，停止加熱，迅速冷卻錐形瓶至室溫，得到PMMA預聚物。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)包括：將步驟(2)獲得的石墨烯氣凝膠裁剪成PMMA成型模具的填充形狀，然后將裁剪的石墨烯氣凝膠放入對應形狀的模具中，并注入步驟(3)獲得的PMMA預聚物；恒溫40～50℃，保溫5～7h，然后繼續升高溫度至90～100℃，保溫1～2h，然后停止加熱，自然冷卻至35～40℃，取下模具，即得到石墨烯氣凝膠/PMMA復合材料。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，當步驟(4)中所述PMMA成型模具為長方體20ml時，步驟(3)中使用的引發劑過氧化二苯甲酰為0.06g；當步驟(4)中所述PMMA成型模具為長方體40ml時，步驟(3)中使用的引發劑過氧化二苯甲酰為0.12g；當步驟(4)中所述PMMA成型模具為正方體64ml時，步驟(3)中使用的引發劑過氧化二苯甲酰為0.20g；當步驟(4)中所述PMMA成型模具為圓柱體35ml時，步驟(3)中使用的引發劑過氧化二苯甲酰為0.11g。