[發明專利]一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011393807.8
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112409006A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 段深圳
• 申請（專利權）人: 段深圳
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/56;C04B35/563;C04B35/571;C04B35/589;C04B35/63
• 代理公司: 六安市新圖匠心專利代理事務所(普通合伙) 34139
• 代理人: 陳斌

1.一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對六方氮化硼進行表面功能化處理，得到功能化氮化硼納米片，然后將其與氨基苯基重氮鹽進行偶聯反應，得到改性氮化硼納米片；

S2、將采用改性Hummers法制得氧化石墨烯加入到含有N-羥基丁二酰亞胺的有機溶劑中超聲攪拌，然后加入上述改性氮化硼納米片攪拌反應，得到接枝氮化硼納米片的改性石墨烯；

S3、采用環氧基硅烷偶聯劑對納米粒子進行改性處理，得到環氧基接枝改性納米粒子，然后分散于有機溶劑中，加入步驟S2得到的接枝氮化硼納米片的改性石墨烯進行攪拌反應，得到接枝氮化硼納米片和納米粒子的改性石墨烯；

S4、將步驟S3得到的接枝氮化硼納米片和納米粒子的改性石墨烯浸漬于非氧化物有機先驅體溶液中，經固化、高溫燒結，得到改性石墨烯非氧化物陶瓷材料。

2.根據權利要求1所述的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟S1中，所述對六方氮化硼進行表面羥基化處理，得到羥基化氮化硼納米片，然后將其與氨基苯基重氮鹽反應，得到改性氮化硼納米片，包括以下步驟：將六方氮化硼和5-氨基戊酸加入球磨罐中，然后加入去離子水機械球磨處理，待球磨結束后，抽濾、水洗、干燥，得到功能化氮化硼納米片；將得到的功能化氮化硼納米片加入濃硫酸溶液中，然后加入氨基苯基重氮鹽進行偶聯反應，得到改性氮化硼納米片。

3.根據權利要求2所述的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述機械球磨處理中的六方氮化硼、去離子水和5-氨基戊酸的質量比為50～70：15～25：1，球磨轉速為900～1200rpm，球磨時間為12～18h；在所述偶聯反應中，反應溫度為100～200℃，所述濃硫酸溶液的質量濃度為40～65%，所述氨基苯基重氮鹽與功能化氮化硼納米片的質量比為6～12：1，鍵合到氮化硼納米片的所述氨基苯基與改性氮化硼納米片的質量比為12～35％。

4.根據權利要求1所述的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟S2中，所述將采用改性Hummers法制得的氧化石墨烯加入到有機溶劑中超聲攪拌，然后加入上述改性氮化硼納米片攪拌反應，得到接枝氮化硼納米片的改性石墨烯，包括以下步驟：將改性Hummers法制得的氧化石墨烯加入含有N-羥基丁二酰亞胺的有機溶劑中超聲攪拌1.0～4.0h，得到分散液，然后向分散液中加入步驟S1得到的改性氮化硼納米片中，在濃硫酸催化作用下于70～90℃下進行酰胺化反應，反應結束后堿液中和至pH值呈中性，得到接枝氮化硼納米片的改性石墨烯。

5.根據權利要求4所述的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯、N-羥基丁二酰亞胺、有機溶劑、改性氮化硼納米片的質量比為18～25：10～15：1：1.5～3，所述有機溶劑為DMF、THF、乙醇、異丙醇或者甲醇中的一種或者兩種以上的組合。

6.根據權利要求1所述的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，所述環氧基硅烷偶聯劑與納米粒子的質量比為2～5：100，所述納米粒子與接枝氮化硼納米片的改性石墨烯的質量比為3～8：50，在所述攪拌反應中，反應溫度為50～65℃，反應時間為2～5h，所述納米粒子為納米碳化硅、納米二氧化硅、納米二氧化鋯或者納米二氧化鈦中的一種或者兩種以上的組合。

7.根據權利要求1所述的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在步驟S4中，所述將改性石墨烯浸漬于非氧化物有機先驅體溶液中，經固化、高溫燒結，得到改性石墨烯非氧化物陶瓷材料，包括以下步驟：將非氧化物有機先驅體溶液與改性石墨烯置于密閉容器中浸漬,升溫至80～300℃，在保護性氣體氛圍下保溫直至固化，然后將得到的固化物在保護性氣體氛圍下或真空中高溫燒結，即形成改性石墨烯非氧化物陶瓷材料。