[发明专利]基于氧化石墨烯的氧化还原体系引发剂及制备、使用方法

说明书

本发明属于石墨烯材料技术领域，公开了一种基于氧化石墨烯的氧化还原体系引发剂及制备、使用方法，按质量分数计，由氧化剂50‑60份、主还原剂40‑50份、助还原剂0‑10份及水50‑100份组成；氧化剂主要为有机过氧类氧化剂、无机过氧类氧化剂、四价铈盐中的一种或多种。本发明大幅度的降低聚合反应温度，引发的聚合反应温度可在0～60摄氏度内；氧化石墨烯的引入，既能利用氧化石墨烯表面大量有机官能团的还原性，又能够充分利用氧化石墨烯的结构特点，将其自身的高强度、高弹性模量、高韧性等特性引入产品之中。

技术领域

本发明属于石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种基于氧化石墨烯的氧化还原体系引发剂及制备、使用方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：氧化石墨烯由于其优异的电学、电子、热性能，主要用于高分子复合材料、能源相关材料、传感器、类纸材料、场效应晶体管和生物医学应用等领域。氧化石墨烯的广泛应用途径之一就是把氧化石墨烯直接与高聚物复合制备复合材料，制备的复合材料能够显著提高其机械性能，但在制备的过程中，氧化石墨烯在高分子基体中的分散成为最大障碍。目前，将氧化石墨烯作为还原剂而参与高分子的聚合反应还未见报道，已报道的研究成果是将氧化石墨烯或氧化石墨作为引发剂来引发聚合反应，但聚合过程中的温度较高，反应时间较长，转化率也不高。专利201610164470.0中报道了一种以氧化石墨烯为引发剂引发环氧类单体聚合的方法，为使单体发生开环聚合反应，需控制聚合温度0～100℃，反应时间8～72h。专利201110033020.5报道了一种氧化石墨作为引发剂引发烯类单体的自由基聚合反应，其所需的反应温度较高，为45～160℃，并且其反应还需惰性气体保护，反应条件较为苛刻。

氧化石墨烯属于活性氧基官能团的范围，可利用其活性官能团直接使用或对其本身进行化学改性，拓宽其应用领用。氧化石墨烯表面具有大量的诸如羟基、羧基、羰基等含氧活性官能团，在温和的条件下即可发生断键反应，生成自由基；氧化石墨烯具有还原性，与氧化剂组成氧化还原体系的引发剂，在引发乙烯基单体聚合反应式，可大幅度降低反应温度。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术没有基于氧化石墨烯及其衍生物为还原剂，与氧化剂共同组成氧化还原类型的引发剂体系；

(2)现有技术不能有效降低聚合反应温度，引发的聚合反应温度不能控制在0～60摄氏度内；

(3)现有技术所使用的氧化石墨烯引发性能较弱，产品转化率较低；

(4)现有技术没有结合氧化石墨烯表面具有大量羟基的还原性特点，没有结合氧化石墨烯的自身的高强度、高弹性模量、高韧性等特性引入产品之中。使现有技术的产品性能较差。

解决上述技术问题的难度和意义：

难度：氧化石墨烯本身是具有一定的还原性，如果引发的单体种类不同，则对氧化石墨烯的还原性需求就不同，所以就绪增加氧化石墨烯自身的还原性。解决上述问题的难题在于如何提升氧化石墨烯的还原性，重点在于氧化石墨烯的表面化学改性。

意义：如果能够解决上述现有的技术问题，将氧化石墨烯以引发剂的形式参与自由基聚合当中，在解决氧化石墨烯在基体中分散的同时，还能结合氧化石墨烯的自身的高强度、高弹性模量、高韧性等特性，提升复合材料产品的机械性能、力学性能和耐久性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于氧化石墨烯的氧化还原体系引发剂及制备、使用方法。

本发明是这样实现的，一种基于氧化石墨烯的氧化还原体系引发剂，所述基于氧化石墨烯的氧化还原体系引发剂按质量份由氧化剂50-60份、主还原剂40-50份、助还原剂0-10份及水50-100份组成。

进一步，氧化剂为有机过氧类氧化剂、无机过氧类氧化剂、四价铈盐中的一种或多种，优选为双氧水、过硫酸盐、硝酸铈盐中的一种或多种。