[发明专利]一种高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米炭复合材料领域，具体为一种兼具高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料及其制备方法。首先通过在石墨烯表面修饰多重氢键分子，得到多重氢键分子接枝的石墨烯纳米填料；再将上述多重氢键分子通过接枝反应引入到SEBS分子链段，得到多重氢键分子接枝的SEBS；最后通过溶液共混法在有机溶剂体系中混合上述多重氢键分子接枝的石墨烯和SEBS，搅拌均匀，除去溶剂，热压成型即获得到石墨烯/SEBS复合材料。该复合材料内部各组元的界面处均形成氢键网络，石墨烯纳米填料与氢键网络协同发挥作用，不仅显著增强SEBS基体的力学性能，也显著提升复合材料的粘弹阻尼性能，在高性能阻尼工程材料领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米炭复合材料领域，具体为一种高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料及其制备方法。

背景技术

SEBS是一种以聚苯乙烯为末端段，聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间段的线性三嵌共聚物。SEBS是一种类似于橡胶的新型弹性体，不但具有热塑性弹性体的优异特点，而且在成型过程中不需要像橡胶一样硫化，在体育用品、汽车材料、家用电器、建筑业等许多领域范围已受到广泛应用和大量关注。目前随着机器设备的高效化、快速化和自动化，由于机械振动带来的共振、噪音和材料疲劳问题已成为亟待解决的重要问题，制备具有高阻尼减振特性的SEBS材料具有重要的使用价值和现实意义。橡胶类弹性体材料由于其独特的粘弹性质，在外加载荷作用下通过分子链的摩擦运动产生高能量耗散。然而，值得注意的是有助于增强阻尼性能的分子链的摩擦运动，不可避免的造成聚合物机械力学性能(如：强度、模量)的下降。制备高阻尼特性的SEBS的关键在于同时提升材料的机械强度和阻尼损耗值。

目前能够有效的提高聚合物阻尼损耗，且不牺牲强度和模量的方法是将纳米填料引入聚合物内部。与蒙脱土、石墨、云母片等传统填料相比，石墨烯作为新型纳米炭材料，具有微纳米尺度、独特的二维结构、优异的力学性能(弹性模量高达1TPa)、超大比表面积，能够在极少添加量下有效增强聚合物的力学强度，且石墨烯独特的二维纳米片层结构可以在复合材料内引入更为丰富的界面，并能够增加片层附近聚合物的剪切形变，使复合材料在变形过程中产生更多的能量耗散，有助于提升材料的黏弹阻尼性能，为高性能阻尼材料的制备与发展开拓了重要的思路。然而，石墨烯纳米填料对基体的有效增强，受制于石墨烯的分散以及界面相互作用。石墨烯与SEBS这类不含有极性官能团的弹性基体间的界面相容性差，对石墨烯进行氧化、偶联剂修饰等化学改性在一定程度上能够改善石墨烯的分散性，却难以有效改善并调控石墨烯与聚合物基体的界面结合力，导致石墨烯在其中难以有效发挥优异的力学性能和独特的结构特性，极大地限制了石墨烯/聚合物复合材料的高强高阻尼特性以及其在阻尼领域的应用。如何调控与设计石墨烯与聚合物间的界面结合是获得兼顾高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料及其制备方法，在石墨烯和SEBS基体分子链上接枝相同的氢键分子，再将二者以溶液法共混制成复合材料，通过多重氢键分子间的氢键缔合构建复合材料内组分间的氢键网络界面。将石墨烯纳米填料的增强效应、界面滑移的耗能机理与氢键网络的动态断裂/生成的耗能机理协同作用，解决目前橡胶类高分子材料高强度和高阻尼损耗难以兼得的问题。

本发明的技术方案是：

一种高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料，以重量份数计，包含多重氢键分子接枝的SEBS 100份，多重氢键分子接枝的石墨烯0.1～2份。

所述的高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料，所用的多重氢键分子为：3-氨基-1,2,4三唑、2-氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶或2,4-二氨基-1,3,5-三嗪，多重氢键分子中包含氢键给体和受体，多重氢键分子的给体和受体之间能够缔合形成多重氢键网络，且多重氢键分子中含有可反应的氨基官能团。

所述的高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料，所用的多重氢键分子接枝的SEBS的前驱体为马来酸酐接枝的SEBS，其中马来酸酐官能团的接枝率为0.5～2.5％。