[发明专利]一种可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物及其制备方法。该制备方法将配制的聚醚胺水溶液和氧化石墨烯的水分散液混合，搅拌、超声混合均匀，干燥，得到所述可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物，具体为聚醚胺插层的氧化石墨烯复合物。本发明制备方法在水相中进行，不涉及任何有机溶剂，制备过程绿色环保；同时，该制备方法所需原料具有来源丰富、价格低廉的特点，且制备工艺简单，可高效规模化制备。由于制备过程中聚醚胺和氧化石墨烯的相互作用，制备的氧化石墨烯复合物中氧化石墨烯处于剥离状态，可直接应用于高分子熔体加工，拓宽了氧化石墨烯在高分子领域的应用范围，显著提高了应用效果。

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯复合物的功能化和应用领域，尤其涉及可直接应用于高分子熔体加工的氧化石墨烯复合物的制备方法。

背景技术

石墨烯与聚合物复合可以赋予聚合物优异的力学性能、导热性、导电性、高阻隔性等。这一领域一直受到广泛的关注。通过氧化石墨得到氧化石墨烯，然后还原得到石墨烯是石墨烯的低成本宏量制备方法。在高分子/石墨烯复合材料的制备过程中，石墨烯在高分子基体中的分散性成为一个难题。目前，解决的主要方法是液相复合，例如胶乳凝聚复合和有机溶剂共混方法。但这些方法很多情况下不能满足工业生产的要求，从而无法推广使用。例如，轮胎中广泛使用溶聚丁苯橡胶，因此不能通过乳液凝聚方法实现和石墨烯的复合。如果通过有机溶剂溶液复合，则涉及大量的有机溶剂的使用，难于满足生产要求。由于石墨烯层间强烈的相互作用，直接通过熔体加工进行复合，很难保证其分散性。因此，通过熔体加工直接在聚合物基体中加入氧化石墨烯，同时保证氧化石墨烯良好的分散性成为其应用于高分子复合材料的关键。

通过研究利用聚醚胺和氧化石墨烯之间的离子相互作用和氢键作用，得到具有稳定插层结构的氧化石墨烯复合物，制备得到可直接应用于高分子熔体加工的氧化石墨烯复合物。这种复合物可以直接应用于高分子的熔体加工，例如橡胶的混炼。从而拓宽了氧化石墨烯的应用领域，简化高分子/石墨烯复合材料的制备过程，为其工业化应用提供了新的可能性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物，具体为可直接应用于高分子熔体加工的聚醚胺插层的氧化石墨烯复合物。该氧化石墨烯复合物能直接用于高分子熔体加工，并保持较好的分散性。

本发明的目的还在于提供所述的一种可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物的制备方法。该制备方法将配制的聚醚胺水溶液和氧化石墨烯的水分散液混合，搅拌、超声混合均匀，干燥，得到聚醚胺插层的氧化石墨烯复合物，即所述可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚醚胺溶解于水中，得到聚醚胺水溶液；

(2)将聚醚胺水溶液加入到氧化石墨烯的水分散液中，依次经过搅拌、超声混合均匀，干燥，得到聚醚胺插层的氧化石墨烯复合物，即所述可用于熔体加工的氧化石墨烯复合物。

进一步地，步骤(1)中，所述聚醚胺为一元胺、多元胺或其它水溶性的胺类化合物。

进一步优选的，步骤(1)中，所述一元胺具有如下化学结构式：

式中，R为CH₃或H，n＝1～50。

更进一步优选的，步骤(1)中，所述一元胺包括聚醚胺M-2070。

进一步优选的，步骤(1)中，所述多元胺具有如下化学结构式：

或