[发明专利]包含两种或更多种胺的官能化石墨烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含两种或更多种胺的官能化石墨烯及其制备方法，尤其涉及如下的包含两种或更多种胺的官能化石墨烯及其制备方法：所述官能化石墨烯具有与热塑性聚合物的良好的界面结合力，以均匀地分散热塑性聚合物，以便该官能化石墨烯的电学性能、热性能和机械性能变得优异。

背景技术

日常生活中常见的铅笔芯由便宜的石墨制成。石墨由一片叠在另一片上互相层叠的二维片状的碳晶形成，每片中的原子连接成六边形的蜂窝样形状。组成石墨的一层被称为石墨烯。石墨烯是具有金属性能和非金属性能两者的材料。石墨烯的拉伸强度是钢的311倍，电子迁移率是硅的1000倍，导热性是铜的10倍。石墨烯足够透明而使得98％的光可以穿过，并且石墨烯具有即时在弯曲或拉伸时也能保持其特征的性能。由于这些性能，石墨烯可以应用于各种领域，如纳米材料、油墨、防护材料、散热材料、超轻材料、能量电极材料、下一代半导体、透明电极等。

石墨烯可以是通过酸处理石墨产生氧化石墨烯(GO)，然后还原该氧化石墨烯(GO)而产生的还原氧化石墨烯(RGO)。最近，存在通过使用氧化石墨烯和最后具有一种胺的各种官能性试剂来开发官能化石墨烯的趋势。

通常，官能化石墨烯可以由以下结构式1表示，该官能化石墨烯通过单独使用一价胺(一胺)或单独使用二价胺(二胺)来制备。

[结构式1]

当单独使用一价胺制备官能化石墨烯时，从以下反应式1可以看出，因为胺基与官能团的反应在氧化石墨烯的表面上，所以胺官能团不与石墨烯的表面结合，并且石墨烯表面上发生了烷基化，由此在石墨烯表面上形成碳链，如线性、环状和芳族的链。胺的引入使得应用于疏水性溶剂或聚合物树脂是困难的。也就是说，该方法具有有限的应用。

[反应式1]

进一步地，当通过使用单独的二价胺例如乙二胺(EDA)制备官能化石墨烯时，存在某些困难：使得由于不可避免地使用催化剂并且需要预处理氧化石墨烯而增加了加工步骤，由于使用催化剂而导致生产成本高，以及由于在使氧化石墨烯官能化之后进行的还原步骤而在使用还原剂的还原过程中产生团聚体。

单独使用一种胺的官能化石墨烯是已知的(聚合物(韩国)(Polymer(Korea)),Vol.35,No.3,pp 265-271,2011)(J.Mater.Chem.A,2013,)(第10-2010-7016175号韩国专利申请)。然而，已知的官能化石墨烯与各种溶剂和树脂的捏合性和分散性差，所以存在必须使用特定的溶剂和特定的树脂的问题。

因此，即使已经应用于各种溶剂和树脂，也需要具有优异的捏合性和分散性的石墨烯。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供制备对各种溶剂和树脂的捏合性和分散性良好的具有两种或更多种胺并且同时具有亲水性和疏水性的官能化石墨烯的方法。

技术方案

为了实现这些目的，本发明提供了具有胺基的官能化石墨烯，包括：选自由石墨烯、还原石墨烯、氧化石墨烯及其混合物组成的组的碳材料；以及与所述碳材料结合的一价胺基和二价或更高价胺基。

进一步地，本发明提供了制备官能化石墨烯的方法，包括以下步骤：将碳材料和第一溶剂混合以制备石墨烯分散体，所述碳材料选自由石墨烯、还原石墨烯、氧化石墨烯及其混合物组成的组；将胺溶液添加至所述石墨烯分散体，在所述胺溶液中，混合具有一价胺基的第一胺化合物、具有二价或更高价胺基的第二胺化合物和第二溶剂以使胺基与碳材料化学结合。

技术效果

根据本发明，两种或更多种胺已经应用于官能化石墨烯，使得官能化石墨烯具有亲水性和疏水性，因此所述官能化石墨烯具有与各种溶剂和树脂的优异的捏合性。

附图说明

图1是说明根据本发明的官能化石墨烯的制备例(a)和使用所述官能化石墨烯制备的产品(b、c)的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明。

根据本发明的官能化石墨烯具有两亲性，即亲水性和疏水性，因此具有与各种溶剂和树脂的优异的捏合性。官能化石墨烯还包括碳材料和胺基。

碳材料在导电性、导热性、分散性和相容性上是优异的，碳材料选自由石墨烯、还原的氧化石墨烯(rGO)、氧化石墨烯(GO)、其混合物等组成的组。