[发明专利]环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/类石墨烯WS2

说明书

本发明涉及一种环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/类石墨烯WS₂/双马来酰亚胺复合材料及制备方法，首先利用低能球磨与超声的方法将WS₂剥离成类石墨烯WS₂，然后和氧化石墨稀一起加入到高温高压反应釜中，并加入适量水合肼，一锅水热法进行反应制备石墨烯/类石墨烯WS₂。然后将其和六氯环三磷腈、支化的聚乙烯亚胺作为原料，以三乙胺为缚酸剂，利用原位模板法制备环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/类石墨烯WS₂。最后以一定比例与二苯甲烷型双马来酰亚胺和二烯丙基双酚A混合制备复合材料。所制备的复合材料具有良好的界面结合强度、优异的力学性能和摩擦学性能。

技术领域

本发明属于先进复合材料科学技术领域，涉及一种环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/ 类石墨烯WS₂/双马来酰亚胺复合材料及制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新型二维层状材料，由于其具有优异的抗拉伸强度、高度灵活性、良好的导热性、力学性能和良好的电子传输性能，因此成为近年来研究的热点。石墨烯作为固体润滑剂，可以较大提高复合材料的摩擦性能。例如，Wang Han等人[Compos. PartA.Appl.S 67(2014)268-273]将多层石墨烯作为填料加入到聚氯乙烯中制备复合材料，发现多层石墨烯的存在可以显著减小复合材料的摩擦系数和磨损率。又如，利用超支化硅烷偶联剂KH-560和聚醚胺制备了一种无溶剂的石墨烯纳米带胶体，然后加入到环氧树脂中制备复合材料，发现所制备的复合材料具有优异的机械性能、摩擦性能。因此，石墨烯或改性的石墨烯可以被用于固体润滑剂来提高聚合物基体的摩擦性能。

然而，石墨烯由于片层间相互存在非常强的范德华力导致使其不能在溶剂中稳定分散，并且与其他材料的相容性较差，严重制约了石墨烯的应用。随着石墨烯的兴起，过渡金属硫化物也开始引起人们的广泛关注，因为其可以剥离成类似于石墨烯的层状结构。二硫化钨是其中的典型代表，它是类似于二维层状化合物的六方晶系结构化合物。WS₂以W原子层和两个S原子层形成的夹心结构，每层之间都以S-W-S共价键相连接而成，层与层之间存在着较弱的范德华力，层间距为0.62nm。WS₂层内的键作用比较强，然而层与层之间的键作用较弱，这种特殊的结构使其在润滑方面具有广泛的应用。例如，Xu Shusheng等人[MaterialsDesign,2016,93:494-502]将Sb₂O₃和WS₂共同引入到了Cu基底复合涂层上制备一种具有优异的低摩擦系数且耐磨的多层薄膜，结果表明WS₂-Sb₂O₃/Cu多层膜的磨损寿命可以长达1.1×10⁶周期。此外，我们发现，类石墨烯WS₂和石墨烯之间可以发生协同作用，并且剥离的WS₂由于层数会大大减少，而且具有和石墨烯类似的形貌和层状结构，将两者复合后，会使得其摩擦系数更低。因此，本发明专利首先制备石墨烯/类石墨烯WS₂复合粒子，使材料不仅具有优异的减摩性还拥有良好的耐磨性。除此之外，考虑到将所制备的纳米粒子添加到双马来酰亚胺树脂基体中制备复合材料，因此纳米粒子和树脂基体之间的界面结合性是一个很大的难题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/类石墨烯WS₂/双马来酰亚胺复合材料及制备方法，解决石墨烯复合材料在聚合物中分散不均匀以及与双马来酰亚胺树脂相容性差的问题。

技术方案

一种环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/类石墨烯WS₂/双马来酰亚胺复合材料，其特征在于组份为0.1～20份环三磷腈聚合物修饰的石墨烯/类石墨烯WS₂纳米复合粒子、 100份二苯甲烷型双马来酰亚胺和10～100份二烯丙基双酚A。