[發明專利]一種環氧-石墨烯體系的分散劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110876644.7
• 申請日: 2021-07-31
• 公開（公告）號: CN113896871B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 鄭耀臣;徐匯;高恒立;徐碩;安秀喆;劉滟玲;班慶福;高正國;張新濤
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: C08G63/66
• 分類號: C08G63/66;C08G63/127;C08G63/08;C08G63/91;C08G83/00;C08L63/00;C08L67/00;C08K3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種環氧?石墨烯體系的分散劑及其制備方法。本發明的環氧?石墨烯體系的分散劑，按下述步驟合成：端羥基超支化聚酯與己內酯單體在辛酸亞錫的催化作用下發生開環加成反應，經沉淀等純化步驟，得到在超支化聚酯外圍接枝上聚己內酯線型分子的“核?殼”型聚合物[HPE?(PCL)_n]；然后，在催化劑的作用下，芘丁酸與HPE?(PCL)_n分子外圍的羥基發生酯化反應，得到目標產物HPE?(PCL?Py)_n。本發明的HPE?(PCL?Py)_n作為環氧?石墨烯體系的分散劑應用。本發明用于環氧樹脂復合材料的石墨烯/氧化石墨烯分散劑合成方法簡單、收率高，對環氧?石墨烯體系下的石墨烯、氧化石墨烯或石墨片的分散效果良好，并且可以增韌環氧樹脂基體。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及一種環氧-石墨烯體系的分散劑及其制備方法，具體涉及一種用于環氧-石墨烯/氧化石墨烯復合材料制備過程中，作為石墨烯/氧化石墨烯在環氧樹脂基體內穩定分散的高分子助劑領域的應用。

背景技術

石墨烯被認為是目前人類已知的綜合性能最好的材料(如強度最高、韌性最好、質量最輕、導電性最佳)。氧化石墨烯是石墨粉末在強氧化劑的作用下，經氧化與剝離作用得到的產物。無論是石墨烯還是氧化石墨烯，被分散成單層或少層后都呈納米結構，具有較大的表面能，易在儲存或使用的過程中自行團聚，削弱了原有的增強、增韌和導電性能。因此，將分散的石墨烯或氧化石墨烯采用合適的分散劑對其進行分散和穩定，是其發揮出各項優異性能的前提。

環氧樹脂，尤其雙酚A型環氧樹脂，是一類最常用的熱固性高分子材料，在防腐蝕涂料、粘合劑、復合材料基體樹脂等多個領域都有廣泛的應用。用石墨烯或氧化石墨烯與環氧樹脂混合得到環氧-石墨烯/氧化石墨烯復合材料，是增強改性熱固性環氧樹脂的一個簡便策略。但是，石墨烯或氧化石墨烯與環氧樹脂的極性相差很大，石墨烯或氧化石墨烯不易在環氧樹脂中均勻分散，導致石墨烯或氧化石墨烯不但不能增強或增韌環氧樹脂，由于它們的團聚還降低了環氧復合材料的力學性能。因此，將石墨烯或氧化石墨烯均勻、穩定地分散在環氧樹脂基體中，對改善復合材料的綜合性能(包括力學性能)來說，是至關重要的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種環氧-石墨烯體系的分散劑及其制備方法。本發明的石墨烯/氧化石墨烯分散劑合成路線簡單、工藝條件溫和，對石墨烯和氧化石墨烯都有較好的分散穩定性；另外，本發明的分散劑除了可以有效分散石墨烯/氧化石墨烯外，對復合材料中環氧樹脂基體有明顯的增強、增韌效果，改善了現有環氧樹脂-固化劑體系交聯密度高、脆性大的缺陷。

為實現上述發明目之一，本發明采用以下技術方案：

一種環氧-石墨烯體系的分散劑的制備方法，按照以下步驟合成：

1)二元醇與三官能度芳香族羧酸(酸酐)按照羥基與羧基的摩爾比1.01-1.10:1的比例混合，然后在220-240℃條件下反應直至體系的酸值≤20mgKOH/g，即得含羥基的芳香族超支化聚酯，

其中，所述二元醇為乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇中的一種或多種的混合物，

三官能度芳香族羧酸(酸酐)為偏苯三甲酸酐或偏苯三甲酸中的一種或二者的混合物；

2)將含羥基的芳香族超支化聚酯與己內酯單體按照質量比1:1-10混合，然后添加含羥基的芳香族超支化聚酯質量分數0.1％-1.0％的辛酸亞錫，然后在辛酸亞錫的催化作用下120-130℃發生開環反應12-24小時，經沉淀、烘干后即得超支化聚酯(HPE)接枝聚己內酯(PCL)的聚合物[HPE-(PCL)_n]，其中，n≥6；