[发明专利]一种NCO功能化的石墨烯/偶氮聚合物复合波导热光材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于有机/无机复合材料合成领域，涉及偶氮聚合物及功能化氧化石墨烯系列化合物的制备，特别涉及一种NCO功能化的石墨烯/偶氮聚合物复合波导热光材料的制备方法及应用。

背景技术

偶氮苯及其衍生物是一类重要的、具有光响应性质的化合物。目前，具有可重复使用功能性的主要是芳香族偶氮化合物，并且该类化合物在光的作用下会发生可逆顺反异构反应，从而产生如光致变色、光致各向异性和光致相变等效应，以其具有的优异性能在光电信息功能材料领域得到迅猛发展。有机聚合物非线性光学材料与无机材料相比，具有非线性光学系数大、响应速度快、损伤阀值高、介电常数低、良好的可加工性、易于集成制作、成本低等优点。将偶氮苯基团引入聚合物和其他材料中,偶氮苯基团的结构变化可引起偶氮聚合物或偶氮类材料的物理性质变化,实现光响应性或光功能性。偶氮化合物由于其优异的光致异构、光诱导取向性、非线性光学特性，尤其是偶氮聚合物特有的易制备、易加工、热稳定性好等优点，在高密度数据存储材料、光开关、液晶材料、非线性光学材料、自组装材料、生物分子活性光调控、离子识别等领域倍受国内外科研工作者的青睐。

石墨烯是理想的透明材料，它大约只吸收2.3％的可见光，这使得石墨烯适用于透明导电膜、透明电极、透明触控屏幕、光板的制备。通过各种不同的方法制备或者不同的改性也可获得不同透光性的石墨烯。另外，石墨烯还具有特殊的光电转化能力，从而在光电器材领域存在很多可行的运用，如太阳能电池，光开关等。但是石墨烯结构中较强的π-π作用力和巨大的范德华力使其具有疏水性和易团聚，单层石墨烯不易与其他材料进行复合。

氧化石墨烯是石墨烯的重要衍生物，在主体结构上与石墨烯相似，但在单原子层无限延展的二维平面的上下方连有环氧键和羟基，平面的边缘连有羧基。这些基团极大地增加了氧化石墨烯的亲水性、分散性和化学活性，所以氧化石墨烯可以掺杂于各种材料或通过化学反应与各种材料键合，并且氧化石墨烯能被小分子或者聚合物插层剥离，可用于改善材料的力学、电学、光学等各方面性能。

Synthesisandexfoliationofisocyanate-treatedgrapheneoxidenanoplatelets，Carbon,2006,44(15):3342-3347，首先报道了用异氰酸酯作为改性剂，利用氧化石墨烯表面上的羧基与羟基于异氰酸酯反应分别生成酰胺与氨基甲酸酯，成功将异氰酸酯接枝到氧化石墨烯的表面及边缘，所制备出的异氰酸酯改性石墨烯可以成功地分散在DMF中。

SolubleP3HT-graftedgrapheneforefficientbilayer-heterojunctionphotovoltaicdevices，ACSnano,2010,4(10):5633-5640，通过羟基封端的聚(3-己基噻吩)与GO上的羧基之间的酯化反应合成了一种供体(噻吩)-受体(石墨烯)纳米复合物，并且得到的P3HT接枝的GO片层在一般的有机溶剂中具有良好的溶解性。

Ultratough,Ductile,CastorOil-Based,Hyperbranched,PolyurethaneNanocompositeUsingFunctionalizedReducedGrapheneOxide，ACSSustainableChemistry&Engineering,2014,2(5):1195-1202，研究出一种制备基于蓖麻油的，且具有高韧性的弹性超支化聚氨酯纳米复合材料的新方法，该材料显示了优异的导电性和优良的机械性能。

显然，石墨烯及氧化石墨烯的发现为新型纳米复合材料及光电子器件的研制注入了新活力。因此，将偶氮聚合物和石墨烯的材料特性与器件功能，研制新型的石墨烯/偶氮聚合物复合波导热光材料，必将展现出独特的神奇魅力。

发明内容

本发明的目的是为了制备具有较高热光系数、良好热光性能的复合波导热光材料，公开了一种NCO功能化的石墨烯/偶氮聚合物复合波导热光材料的制备方法。