[发明专利]一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法，本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，可通过石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应直接得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，己内酰胺在聚合过程中，能够直接将石墨剥离成石墨烯，同时对石墨烯进行氧化，使其能够与聚己内酰胺进行接枝，大大简化了制备工艺，显著降低强酸、强碱及能量消耗，成本低，反应条件温和，适于大规模工业化生产。本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由SP²的碳原子组成具有蜂窝状结构的二维片状材料。石墨烯层状堆积排列可以形成三维结构的石墨，卷成圆筒状就可以得到一维碳纳米管，完全封闭呈球状即为零维材料富勒烯。基于SP²的碳原子形成的面外离域的共轭π电子轨道使其具有优异的导电能力，电子迁移率约为 200000cm²V^-1s^-1，除此之外，石墨烯还具有热传导性优异(热导率约为 5000WmK^-1)，比表面积大(2630m²g^-1)，透明性好(单层石墨烯可见光透射率为97.7％)，力学强度高(杨氏模量约为1.1TPa)等特点。1947年石墨烯的结构在理论上就已建立，1961年人们已经制备出氧化石墨薄膜。对于石墨烯，很长一段时间人们一直怀疑其能否稳定存在，2004年曼切斯特大学的两位科学家利用胶带从石墨上成功剥离出石墨烯的报道使人们逐渐了解这种材料，K.S.Novoselov和A.K.Geim两位科学家也因此获得了2010年度的诺贝尔物理奖。自此以后，石墨烯作为新材料逐渐被人认识、理解。

相关技术中，石墨烯接枝聚己内酰胺的方法主要有：

(1)氧化石墨烯在氢氧化钠等催化下引发己内酰胺聚合后再还原；

(2)聚己内酰胺端基活化接上含双键基团或含巯基、炔基、叠氮基团，利用化学方法接枝到石墨烯上；

所有这些方法都需要先制备氧化石墨烯或石墨烯，再处理石墨烯或聚己内酰胺，制备过程复杂，使用大量强酸、强氧化剂、消耗大量能源，难以实现工业化。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低，反应条件温和，显著降低强酸、强碱及能量消耗，适于大规模工业化生产。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法制备得到的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，所述的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。

本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，可通过石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应直接得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，己内酰胺在聚合过程中，能够直接将石墨剥离成石墨烯，同时对石墨烯进行氧化，使其能够与聚己内酰胺进行接枝，大大简化了制备工艺，显著降低强酸、强碱及能量消耗，成本低，反应条件温和，适于大规模工业化生产。

可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨，将所得预氧化石墨与己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。

可选地，所述酸包括无机酸和有机酸中的一种或多种，优选包括无机酸中的一种或多种，进一步优选为浓硫酸。