[发明专利]聚合物接枝的石墨烯及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯，其中，具有能够提高石墨烯分散性能的官能团的聚合物与所述石墨烯的表面键合。本发明还提供一种制备上述石墨烯的方法。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0157400的提交日期的权益，该申请的全部内容通过引用并入本说明书中。

本发明涉及一种石墨烯及其制备方法，其中，具有能够提高石墨烯分散性能的官能团的聚合物与石墨烯的表面键合。

背景技术

石墨烯是其中碳原子通过二维sp2键合形成以六边形形状连接的排布，同时具有与碳原子层相当的厚度的半金属物质。近来，已经报道对具有一个碳原子层的石墨烯薄片的性能进行评价，结果，石墨烯薄片可以表现出约50,000cm²/Vs以上的电子迁移率的非常优异的电导率。

另外，石墨烯具有结构和化学稳定性以及优异的导热性的性能。此外，石墨烯仅由相对轻的元素碳组成，因此，容易加工成一维或二维纳米图案。由于这种电学、结构、化学和经济性能，石墨烯有望在将来取代硅基半导体技术和透明电极，特别地，由于优异的机械性能而能够应用于柔性电子器件领域。

另一方面，石墨烯具有非常强的自聚集性能，因此在聚合物或溶剂中不能良好分散，这是限制石墨烯的应用的因素。为了提高这种石墨烯的分散性能，必须用具有能够与用作基体的聚合物或溶剂良好混合的官能团，或含有所述官能团的聚合物使石墨烯功能化。

作为在石墨烯的表面引入官能团的方法，已经报道了利用诸如Hummer方法的氧化方法的方法。当用强酸来氧化石墨烯时，在氧化后的石墨烯的表面上形成诸如羟基、环氧基和羧酸基的官能团，并且这些官能团用于进行额外的反应。

然而，当使用这种氧化的石墨烯时，不能确定要引入的官能团的类型，并且上述羟基、环氧基、羧酸基等以混合方式存在。因此，当使用这种官能团进行额外的反应时，反应的类型也不确定并且只会多样化。另外，在氧化石墨烯的过程中，氧化反应不仅在石墨烯的边缘进行，而且在石墨烯的内部结构中进行，这导致石墨烯特有的结构和化学性能丧失的限制，并且使用强氧化剂也产生环境污染问题。

因此，需要开发一种在保持石墨烯的结构和化学性能的同时能够将特定的官能团引入到石墨烯的表面上的表面改性方法。例如，存在使用马来酸酐和马来酰亚胺通过非氧化的石墨烯的狄尔斯-阿尔德反应对石墨烯的表面进行改性的情况。然而，在所述物质在石墨烯的表面上改性之后，不能额外地进行聚合物聚合等，这导致对石墨烯的功能化的限制。

因此，本发明人对将聚合物有效接枝到石墨烯的表面上的方法进行深入研究，结果发现，如后文所述，可以通过首先通过狄尔斯-阿尔德反应对石墨烯的表面进行改性，并且其次使具有引入到石墨烯的表面上的双键的单体聚合的方法来达到上述要求，从而完成本发明。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种石墨烯，其中，具有能够提高石墨烯分散性能的官能团的聚合物与石墨烯的表面键合。本发明的另一目的是提供一种制备上述石墨烯的方法。

技术方案

在本发明的一个实施方案中，提供一种石墨烯，其中，由化学式1或化学式2表示的聚合物结构与所述石墨烯的表面键合：

[化学式1]

在化学式1中，

n是0至20的整数，

m1是1至10000的整数，

R₁和R₂各自独立地是氢或C_1-4烷基，