[发明专利]一种氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

一种氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备方法，它涉及一种氧化石墨烯复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决石墨烯在环氧树脂中分散性差和相容性差，且石墨烯环氧树脂复合材料中石墨烯添加量大，成本高的问题。方法：一、制备氧化石墨烯；二、氧化石墨烯的巯基功能化；三、纳米二氧化硅的双键功能化；四、氧化石墨烯/纳米二氧化硅杂化材料的制备；五、复合，得到氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料。本发明可获得一种氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯复合材料的制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种重要的热固性工程材料,具有优异的机械性能，热稳定性，摩擦学性能和耐化学腐蚀性.因此，环氧树脂被广泛应用于电气，航天飞机，粘合剂，涂料，电动汽车以及航空航天工业中。然而固化后的环氧树脂具有很高的交联密度，导致了其具有脆性和低断裂韧性，这极大地限制了其应用，因此需要对环氧树脂进行增强增韧处理。

石墨烯是由sp²杂化碳原子堆积而成的单层二维材料，具有优异的机械性能，电性能和热性能。与纯环氧树脂相比，石墨烯聚合物复合材料显示出增强的机械，电学，热学和其他性能。然而由于超高的比表面积和相邻片层之间的高范德华力使石墨烯片层固有地堆叠在一起，因此难以将石墨烯片材剥离并均匀地分散到环氧树脂基质中。

因此，现有方法难以解决石墨烯在环氧树脂中分散性差和相容性差的问题，且现有方法制备的石墨烯环氧树脂复合材料中石墨烯添加量大，导致复合材料的成本高。

发明内容

本发明的目的是要解决石墨烯在环氧树脂中分散性差和相容性差，且石墨烯环氧树脂复合材料中石墨烯添加量大，成本高的问题，而提供一种氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备方法。

一种氧化石墨烯/纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、制备氧化石墨烯：

①、将石墨、硝酸钠和浓硫酸加入到三口烧瓶中，将三口烧瓶置于在0℃～5℃的冰水浴中并在搅拌速度为300r/min～400r/min下搅拌反应30min～40min，得到反应液Ⅰ；

步骤一①中所述的浓硫酸的质量分数为96％～98％；

步骤一①中所述的石墨的质量与浓硫酸的体积比为(6g～8g):(360mL～500mL)；

步骤一①中所述的硝酸钠的质量与浓硫酸的体积比(2g～4g):(360mL～500mL)；

②、向反应液Ⅰ中加入高锰酸钾，再将三口烧瓶置于在0℃～5℃的冰水浴中并在搅拌速度为300r/min～400r/min下搅拌反应2h～3h，得到反应液Ⅱ；

步骤一②中所述的高锰酸钾与步骤一①中所述的石墨的质量比为(20～25):(6～8)；

③、将反应液Ⅱ的温度升温至35℃～40℃，并在温度为35℃～40℃下反应17h～19h，再加入蒸馏水，得到反应液Ⅲ；

步骤一③中所述的蒸馏水的体积与步骤一①中所述的石墨的质量比为(400mL～600mL):(6g～8g)；

④、将反应液Ⅲ在搅拌速度为300r/min～400r/min下搅拌反应1h～2h，再加入蒸馏水和质量分数为30％的过氧化氢溶液，得到反应液Ⅳ；

步骤一④中所述的蒸馏水的体积与步骤一①中所述的石墨的质量比为(600mL～800mL):(6g～8g)；

步骤一④中所述的质量分数为30％的过氧化氢溶液的体积与步骤一①中所述的石墨的质量比为(40mL～60mL):(6g～8g)；