[发明专利]一种自组装杂化粒子改性聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种自组装杂化粒子改性聚合物复合材料及其制备方法，该方法包括：将带正电的纳米粒子与带负电的氧化石墨烯通过静电自组装得到杂化粒子，得到的复合型杂化粒子均匀分散到高分子聚合物基体中，得到所述自组装杂化粒子改性聚合物复合材料。本发明选取纳米粒子作为基体添加相，采用表面包覆法对纳米粒子进行表面修饰，同时在一定尺度上对纳米粒子进行微观调控，将氧化石墨烯与纳米粒子进行杂化，得到“核壳型”、“三明治型”等多结构纳米粒子，得到的新型纳米粒子具有两种纳米粒子的优点，氧化石墨烯的存在能够抑制纳米粒子在聚合物基体中的团聚，能够提高纳米粒子在基体中的分散性，提高添加相与基体之间的界面相互作用。

技术领域

本发明涉及纳米粒子/聚合物复合材料领域，特别是涉及一种自组装杂化粒子改性聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米粒子作为常用增强相，早已在聚合物复合材料制备领域得到广泛应用，纳米粒子的纳米尺寸效应能极大地影响复合材料的性能以及聚合物复合材料的应用，单一纳米粒子增强聚合物基复合材料已无法满足人类需求。

氧化石墨烯同样作为现在热门的基体增强相，一直以来被科研工作者所宠爱，氧化石墨烯的填入能极大改善聚合物复合材料各方面的性能，但是，单一的氧化石墨烯填料仍然使基体存在缺陷，如耐热性能、介电性等不能满足要求，亟待改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自组装杂化粒子改性聚合物复合材料及其制备方法，用于解决现有技术中单一纳米粒子增强聚合物基复合材料无法达到理想性能，单一的氧化石墨烯填料耐热性、介电性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种自组装杂化粒子改性聚合物复合材料的制备方法，包括：将带正电的纳米粒子与带负电的氧化石墨烯通过静电自组装得到杂化粒子，得到的复合型杂化粒子均匀分散到高分子聚合物基体中。

在本发明的一些实施例中，将带正电的纳米粒子溶于缓冲溶液中，并加入多巴胺衍生物，得到聚多巴胺包覆的纳米粒子。带有邻苯二酚官能团的多巴胺衍生物能够在一定条件下与纳米粒子进行螯合，在纳米粒子表面形成包覆层，以多巴胺衍生物为媒介引入氨基官能团。

在本发明的一些实施例中，将聚多巴胺包覆的纳米粒子、氧化石墨烯溶于水中，制备得到杂化粒子。

在本发明的一些实施例中，所述纳米粒子与多巴胺衍生物的质量比值为0.1-10。

在本发明的一些实施例中，所述多巴胺衍生物选自盐酸多巴胺。

在本发明的一些实施例中，所述缓冲溶液选自Tris-HCl缓冲溶液、PBS缓冲溶液、醋酸钠缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液中的任一种。

在本发明的一些实施例中，加入多巴胺衍生物后，反应温度为25-60℃。

在本发明的一些实施例中，加入多巴胺衍生物后，反应时间≥1h，优选为1-24h。

在本发明的一些实施例中，将聚多巴胺包覆的纳米粒子、氧化石墨烯溶于水中，调整溶液pH为2-6，氨基只有在酸性条件下发生质子化才能使纳米粒子表面带正电，氧化石墨烯在整个pH范围内显负电，静电自组装发生在pH为2-6的条件下。

在本发明的一些实施例中，将聚多巴胺包覆的纳米粒子、氧化石墨烯溶于水中，调整溶液pH为3.5-4。

在本发明的一些实施例中，将聚多巴胺包覆的纳米粒子、氧化石墨烯溶于水中后，反应温度为25-60℃。

在本发明的一些实施例中，将聚多巴胺包覆的纳米粒子、氧化石墨烯溶于水中后，反应时间为30-120min。

在本发明的一些实施例中，所述纳米粒子与氧化石墨烯的质量比为(10-50):1。