[发明专利]一种3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯/硝化棉复合物的制备方法

说明书

本发明提供一种3‑巯基功能化氧化石墨烯/硝化棉(NC)复合物的制备方法，该方法是既改善了NC热性能，也降低了NC玻璃化温度的3‑巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯/硝化棉(NC)复合物的制备方法。本发明制备得到的巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯/NC复合物不仅可以改善NC的热性能，热分解温度提高0.2℃～5.3℃，还可以降低NC的玻璃化温度，降低0.1℃～0.7℃。

技术领域

本发明属于含能材料领域，具体涉及一种巯基功能化氧化石墨烯/硝化棉(NC)复合物的制备方法。

背景技术

硝化棉(NC)作为传统的含能粘合剂，是双基推进剂的重要组分之一；在中小型火箭、导弹发动机装药中应用广泛。NC的热分解提供的能量远大于复合推进剂等推进剂中的粘结剂所提供的能量。同时，NC作为双基系固体推进剂的主要组分，其热分解对固体推进剂的能量水平有决定性的作用，提高NC的表观分解热，可以显著提高固体推进剂的能量水平。但由于NC分子链刚性较强等原因，NC的玻璃化温度较高，导致双基推进剂低温延伸率小，易脆化，限制了它的应用温度范围。

氧化石墨烯(GO)是一种重要的石墨烯衍生物，在复合材料领域有着独特的用途。其表面上存在大量的含氧基团，如羟基、羧基、环氧基等，可以通过共价或非共价的方法在氧化石墨烯表面进行功能化修饰，得到功能化氧化石墨烯，功能化后的改性氧化石墨烯可与橡胶、聚乙烯醇、壳聚糖等高分子形成作用力，用于改性高分子材料的特性，也可与纳米金属氧化物作用，用于太阳能电池。Xin Zhang等在Applied Physics Letters，2013，102：141905～141909《Direct laser initiation and improved thermal stability ofnitrocellulose/graphene oxide nanocomposites》利用溶剂-非溶剂法公开制备了GO/NC复合材料，研究了GO对NC热分解过程的影响。此方法是主要研究了GO/NC复合材料的燃烧速度，以及活化能对热分解温度的影响，并未给出GO对NC其它性能如玻璃化温度的相关技术启示。袁申等在含能材料，2017，25(3)：203～208《NGO/NC复合含能材料的制备及热分解性能》一文公开制备了硝基石墨烯(NGO)/NC复合含能材料，研究了NGO对NC热分解的催化性能。其中，NGO/NC复合物较NC而言，放热峰温度由201℃提高至213℃，质量损失为96％。但此方法主要是改善NC的热性能，提高了NC的放热峰温度，也未直接给出该方法对NC玻璃化温度影响的相关技术启示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服背景技术中的不足和缺陷，提供一种既改善了NC热性能，也降低了NC玻璃化温度的3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯/硝化棉(NC)复合物的制备方法。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种巯基功能化氧化石墨烯/硝化棉复合物的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，制备3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯；

步骤2，将步骤1制备的3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯加入四氢呋喃中，在20～35℃超声分散1～2h，其中3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯与四氢呋喃的用量比为10mg～60mg：20g～150g，得到3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯分散液；

步骤3，将NC加入到四氢呋喃中，在20～35℃的温度范围内搅拌1～2h，其中NC和四氢呋喃的用量比4.0g～6.0g：100g～200g，待NC完全溶解，得到NC与四氢呋喃混合溶液；

步骤4，将步骤1得到的3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯分散液倒入硝化棉(NC)混合溶液中，在20～40℃下搅拌0.5～1h，待均匀后静置1～2个星期，在30～40℃下烘干2～4h得到相应的3-巯基丙基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯/硝化棉(NC)复合物。