[发明专利]单宁酸改性GO/聚乙烯醇纳米复合水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了单宁酸改性GO/聚乙烯醇纳米复合水凝胶的制备方法，具体为：首先，采用单宁酸对氧化石墨烯进行改性，制备单宁酸功能化还原氧化石墨烯粉末，通过共混法将单宁酸功能化还原氧化石墨烯粉末掺杂到聚乙烯醇中，再通过冻融法得到了单宁酸改性氧化石墨烯/聚乙烯醇纳米复合水凝胶。本发明方法制备的水凝胶，增强了导电填料在凝胶基质内的分散性，同时提高了水凝胶的导电性能及机械性能，另外，该方法所使用的改性材料绿色天然，制备工艺简洁，生产环境容易实现，达到了低成本、高效率的生产模式。

技术领域

本发明属于高分子复合材料制备技术领域，具体涉及单宁酸改性GO/聚乙烯醇纳米复合水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一种以水为介质，由含有亲水性基团的高分子材料通过分子间共价键和氢键等键位交联作用形成的具有三维网络结构的柔性材料。纳米复合水凝胶通常是通过物理共混或原位生长法，将纳米级填料加入到不混溶的软性或刚性组分中制备得到。与纯聚合物水凝胶相比，纳米复合水凝胶具有更丰富的性能。

氧化石墨烯(GO)是一种有效填料，是石墨经氧化剥离产生，具有大的比表面积，可以提高复合材料的电气性能、机械性能和热性能等。但是，目前制备的氧化石墨烯纳米复合水凝胶中，由于氧化石墨烯导电性较差及其与水凝胶之间相容性和界面结合强度的不足，复合材料的电性能和力学性能还不能满足需求。所以，对氧化石墨烯进行改性，提高其导电性及其与水凝胶之间的相容性和界面结合强度，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供单宁酸改性GO/聚乙烯醇纳米复合水凝胶的制备方法，增强了氧化石墨烯在凝胶基质内的分散性，同时提高了水凝胶的导电性能及机械性能。

本发明所采用的技术方案是，单宁酸改性GO/聚乙烯醇纳米复合水凝胶的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备单宁酸功能化还原氧化石墨烯；

步骤2，将聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌，得到悬浮液，将悬浮液倒入圆底烧瓶中，并置于油浴中进行搅拌反应，得到溶液b；

步骤3，将步骤1制备的单宁酸功能化还原氧化石墨烯加入溶液b中，置于油浴中并进行搅拌，得到混合液a，将混合液a倒入聚四氟乙烯模具，冻融循环，得到单宁酸改性氧化石墨烯/聚乙烯醇纳米复合水凝胶。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：

将氧化石墨烯加至三羟甲基氨基甲烷溶液中，搅拌均匀，进行超声处理，得到溶液a；之后加入单宁酸，并用HCl将溶液a的pH调至8～10，搅拌反应后，再用去离子水洗涤、抽滤，冷干，得到黑色粉末状的单宁酸功能化还原氧化石墨烯。

三羟甲基氨基甲烷溶液的浓度为0.1～0.15moL/L；单宁酸与氧化石墨烯的质量比为2～4：1；HCl的浓度为0.1～0.3moL/L。

超声功率为120～150W，超声时间为20～30min；搅拌反应时间为8～10h；冷干时，先在-55～-65℃的冷阱中冷冻3～6h，之后再干燥24～48h。

步骤2中，聚乙烯醇悬浮液的质量分数为6～9％；油浴反应温度为95℃，油浴反应时间为3～5h。

步骤3中，加入溶液b中的单宁酸功能化还原氧化石墨烯浓度为0.5～5moL/L；油浴温度为90℃，油浴时间为1～3h。

步骤3中，进行冻融循环时，冷冻温度为-20～-30℃，冷冻时间为10～15h，解冻时间为3～6h，冻融循环次数为2～5次。

本发明的有益效果是：