[发明专利]氨基修饰的石墨烯/类石墨烯MoSe2/双马来酰亚胺复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种氨基修饰的石墨烯/类石墨烯MoSe₂/双马来酰亚胺复合材料及制备方法，属于先进复合材料科学技术领域。首先利用硅烷偶联剂KH‑550对氧化石墨烯表面进行修饰使其带上活性氨基，然后将其与Na₂MoO₄·2H₂O和溶于N₂H₄·H₂O中的硒粉混合均匀，利用一锅水热法制备氨基修饰的石墨烯/类石墨烯二硒化钼纳米复合粒子。最后，将所制备的纳米复合粒子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，涉及一种氨基修饰的石墨烯/类石墨烯MoSe₂/双马来酰亚胺复合材料及制备方法。

背景技术

双马来酰亚胺(BMI)树脂具有价格低廉、热稳定性好等特点，通常被用于高性能复合材料的树脂基体。其在航空、运输、机械、电子等重要领域均有广泛应用。但是，双马来酰亚胺自身的交联密度较高，因此其固化之后特别脆，而且在摩擦过程中容易产生一些微裂纹，这就大大限制了双马来酰亚胺树脂作为减摩耐磨材料在许多领域的应用。最近，研究发现将纳米颗粒添加到树脂基体中可以有效增强树脂基体的摩擦性能。

二维碳材料和石墨烯基材料由于其优异的性能(例如良好的热性能、电性能和其他优异性能)已经引起了人们的广泛关注。据文献报道碳材料的存在可以大幅度提高树脂基体的强度和韧性，而且还可以有效地抑制微裂纹的扩展，因此可以得到高性能的摩擦材料。特别是，石墨烯材料由于其独特的柔性石墨层、高强度以及在密集的光滑面上易于剪切的特性，使其表现出卓越的自润滑性能，也使其作为固体润滑剂在很多领域表现出巨大潜力。Fan等[J.Colloid Interf.Sci.2015；452:98-108]通过化学方法及电化学方法在烷基咪唑溶液中制备了可大批量加工的石墨烯片层，并发现将石墨烯片层作为添加剂可以大大增强烷基化环戊烷的减摩耐磨性能，摩擦和磨损分别减少了27％和74％。Min等[Tribol.Int.2014；80:131-40]通过原位聚合法合成了氧化石墨稀/聚酰亚胺复合材料，并发现制备的复合材料在盐水中表现出优异的减摩耐磨性能。Shen等[Polymer.2013；54(3):1234–42]研究了当氧化石墨烯含量仅为0.05-0.5wt.％时，氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的摩擦性能；结果表明与纯的环氧树脂相比，0.5wt.％的复合材料的磨损率减小了90.0-94.1％。因此，石墨烯或改性的石墨烯材料可以作为固体润滑剂广泛用于聚合物基体中。

自从石墨烯优异性能的发现和研究以后，二维层状过渡金属硫化物(TMDs)已经重新开始受到学者们的兴趣和关注，因为其可以剥离成类石墨烯结构。二硒化钼，类似于二硫化钼，是其中的典型代表，是由两个硒原子层和一个钼原子层组成的三明治夹心结构。相邻的Se-Mo-Se层之间是通过弱的范德华力相连接，因此界面之间的摩擦系数较低。Zhang等[Micro.Nano Lett.,2015,10(7):339-342.]利用钼酸盐和硒粉通过温和的水热法成功制备了二硒化钼纳米花，并将其作为油添加剂研究了其摩擦磨损性能；结果发现在基础油中添加1.0wt.％的二硒化钼可以达到最佳的摩擦性能。基于以上分析，二硒化钼也可以作为一类重要的固体润滑剂添加到树脂基体中以增强其摩擦性能。由于层与层之间弱的范德华力，使得二硒化钼在摩擦磨损过程中片层之间容易发生滑移，并且容易在界面之间形成转移膜，这被认为是减少摩擦损失的一个重要因素。石墨烯虽然是一种应用广泛的固体润滑剂，但是由于其极高的表面能导致其在溶剂中的分散性较差，这就大大限制了石墨烯在众多领域中的广泛应用。如果能将类石墨烯二硒化钼和石墨烯进行复合，使二者发生协同作用，制备的复合材料的性能将优于其中任何一个组分。但是，目前对于石墨烯/二硒化钼纳米复合材料的制备以及摩擦性能的研究未见报道。

发明内容

要解决的技术问题