一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)席夫碱配体的合成；(2)席夫碱与金属离子的螯合反应，得到的金属螯合的席夫碱结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料。
技术介绍
聚醚醚酮树脂分子链中含有刚性的苯环、柔性的醚键和提高分子间相互作用力的羰基，结构规整，这使得它具有一系列优越的综合性能。因此，聚醚醚酮被广泛应用于电子电气，航空航天，半导体科技，轨道交通，汽车零部件，医疗器械，石油化工等领域。但是单一的聚醚醚酮树脂显然不能满足不同领域的使用要求，因此近年来对聚醚醚酮树脂进行改性成为国内外热门的研究内容之一。通过对其改性不仅可以提高材料的性能而且能拓宽使用范围。目前，聚醚醚酮可以与玻璃纤维、碳纤维]等纤维材料复合增强，也可以与三氧化二铝、氧化锌、碳化硅、二氧化锆、二氧化硅等微米或者纳米级颗粒填充改性，还可以与聚四氟乙烯等共混改性，从而改善聚醚醚酮及其复合材料的机械性能(压缩强度、弯曲强度、硬度和拉伸强度等)以及摩擦学性能。石墨烯最初是在2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫从石墨中分离得到的。石墨烯的发现引发了全世界的研究热潮，因为它被称为目前为止世界上最薄、强度最大、导电性最好的材料，同时还具有超高导热系数、润滑性好、比表面积大、阻燃性好等优点。因此，越来越多的研究人员通过往聚合物中添加石墨烯或氧化石墨烯来提高材料各方面的性能。席夫碱是一类非常重要的含氮配体，通常是指伯胺与活泼羰基化合物缩合反应所形成的含有甲亚胺基(R2R1C＝NR3R1，R2，R3分别为H，烷基，环己基，芳香基或杂环)一类化合物。这类化合物因H.Schi肝1864年首次发现而得名。其特点是合成相对容易，能灵活地选择各种羰基化合物和不同的胺类进行反应，改变连接的取代基，变化给予体原子本性及其位置，便可开拓出许多从链状到环合，从单齿到多齿，性能迥异，结构多变的席夫碱配体，它们可以与周期表中大部分金属离子形成稳定性不一的配合物。随着功能配合物和生物无机化学的发展，促进了席夫碱配合物的发展。将席夫碱引入使其衍生化，可作为光电功能材料，液晶材料和纤维等获得广泛应用。本专利技术首次将金属螯合的席夫碱接支在石墨烯上，并负载在聚醚醚酮膜表面，使其具有非常优异的导电和耐磨损的性能。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术一种氧化石墨烯基纤维素季铵盐阳离子型沥青乳化剂及其制备方法，本专利技术制备的沥青乳化剂原料来源广泛，生产成本低，制备工艺简单，可乳化多种不同型号的沥青，制备的乳化沥青细腻均匀，储存稳定性好。本专利技术提供一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)席夫碱配体的合成：将天冬酰胺酸和氢氧化钠溶入乙醇中，加入取代水杨醛，加热回流反应3-5h，产生黄色固体，继续回流反应2h后冷却至室温，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到席夫碱配体，结构式为：R＝氢，卤素，C1-C20直链或支链烷基，C2-C20直链或支链烯基，C2-C20直链或支链炔基，C1-C20直链或支链杂烷基，C2-C20直链或支链杂烯基，C2-C20直链或支链杂炔基，C3-C20直链或支链环烷基，C2-C20杂环烷基，C2-C20直链或支链烷基羧基，C2-C20直链或支链烷基甲酰胺基，C2-C20直链或支链烷基亚氨基，C1-C20直链或支链烷基磺酸基，C1-C20直链或支链烷基腈基；(2)席夫碱与金属离子的螯合反应：将席夫碱配体溶于THF溶剂中，加入CoCl2和MnCl2，回流反应24h，冷却过滤，乙醇反复洗涤固体，得到金属螯合的席夫碱，结构式为：(3)金属螯合的席夫碱改性石墨烯的制备：采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯超声均匀分散在DMSO中，搅拌，滴加DCC和DMAP的DMSO溶液，继续搅拌，边搅拌边加入金属螯合的席夫碱，60-70℃反应7-10h，停止反应，过滤，固体用乙醇反复洗涤，得到金属螯合的席夫碱改性石墨烯；(4)聚醚醚酮膜的制备：将聚醚醚酮粉末溶于DMF中，加入PEG4000，搅拌均匀，制成膜液，在洁净的玻璃板上流延成膜，50℃干燥3h，冷却至室温，浸入水中取下；(5)席夫碱改性的石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备：将步骤(3)制备的金属螯合的席夫碱改性石墨烯加入乙醇中，得到分散液；将步骤(4)制备的聚醚醚酮膜浸入分散液，浸泡3-5h，取出，烘干，得到金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料。作为本专利技术进一步的改进，天冬酰胺酸和取代水杨醛的物质的量的比为1:2。作为本专利技术进一步的改进，CoCl2和MnCl2的物质的量的比为(1-5)：1。作为本专利技术进一步的改进，金属螯合的席夫碱与氧化石墨烯的重量的比为(1-30)：100。作为本专利技术进一步的改进，金属螯合的席夫碱改性石墨烯与聚醚醚酮膜的质量比为(20-30):100。作为本专利技术进一步的改进，DCC可以用DDC替代。本专利技术进一步保护一种根据上述方法制得的金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料。本专利技术进一步保护一种将上述金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料用到半导体材料中的应用。本专利技术的有益效果：1、本专利技术制备的复合材料在原有基础上具有更加优异的导电和耐磨损性能，应用面广，特别是应用到半导体领域；2、本专利技术原料来源广，制备工艺简单，产品便于贮存和运输，可应用于工业化大生产。附图说明图1是金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备工艺图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本专利技术的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本专利技术的保护范围。实施例1金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备按照以下步骤：(1)席夫碱配体的合成：将1mol天冬酰胺酸和0.1mol氢氧化钠溶入乙醇中，加入2.5mol取代水杨醛，加热回流反应3h，产生黄色固体，继续回流反应2h后冷却至室温，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到席夫碱配体，得率为66％；(2)席夫碱与金属离子的螯合反应：将1mol席夫碱配体溶于THF溶剂中，加入1molCoCl2和1molMnCl2，回流反应24h，冷却过滤，乙醇反复洗涤固体，得到金属螯合的席夫碱，得率为62％；(3)金属螯合的席夫碱改性石墨烯的制备：采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，将500g氧化石墨烯超声均匀分散在DMSO中，搅拌，滴加DCC和DMAP的DMSO溶液，继续搅拌，边搅拌边加入5g金属螯合的席夫碱，60℃反应7h，停止反应，过滤，固体用乙醇反复洗涤，得到金属螯合的席夫碱改性石墨烯，得率为59％；(4)聚醚醚酮膜的制备：将500g聚醚醚酮粉末溶于DMF中，加入130gPEG4000，搅拌均匀，制成膜液，在洁净的玻璃板上流延成膜，50℃干燥3h，冷却至室温，浸入水中取下；(5)席夫碱改性的石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备：将步骤(3)制备的金属螯合的席夫碱改性石墨烯加入乙醇中，得到分散液；将步骤(4)制备的聚醚醚酮膜浸入分散液，浸泡3h，取出，烘干，得到金属螯合的席夫碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)席夫碱配体的合成：将天冬酰胺酸和氢氧化钠溶入乙醇中，加入取代水杨醛，加热回流反应3‑5h，产生黄色固体，继续回流反应2h后冷却至室温，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到席夫碱配体，结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种金属螯合的席夫碱改性石墨烯/聚醚醚酮耐磨损导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)席夫碱配体的合成：将天冬酰胺酸和氢氧化钠溶入乙醇中，加入取代水杨醛，加热回流反应3-5h，产生黄色固体，继续回流反应2h后冷却至室温，过滤，乙醇反复洗涤固体，得到席夫碱配体，结构式为：R＝氢，卤素，C1-C20直链或支链烷基，C2-C20直链或支链烯基，C2-C20直链或支链炔基，C1-C20直链或支链杂烷基，C2-C20直链或支链杂烯基，C2-C20直链或支链杂炔基，C3-C20直链或支链环烷基，C2-C20杂环烷基，C2-C20直链或支链烷基羧基，C2-C20直链或支链烷基甲酰胺基，C2-C20直链或支链烷基亚氨基，C1-C20直链或支链烷基磺酸基，C1-C20直链或支链烷基腈基；(2)席夫碱与金属离子的螯合反应：将席夫碱配体溶于THF溶剂中，加入CoCl2和MnCl2，回流反应24h，冷却过滤，乙醇反复洗涤固体，得到金属螯合的席夫碱，结构式为：(3)金属螯合的席夫碱改性石墨烯的制备：采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯超声均匀分散在DMSO中，搅拌，滴加DCC和DMAP的DMSO溶液，继续搅拌，边搅拌边加入金属螯合的席夫碱，60-70℃反应7-10h，停止反应，过滤，固体用乙醇反复洗涤，得到金属螯合的席夫碱改性石墨烯；(4)聚醚醚酮膜的制备：将聚醚醚酮粉末溶于DMF中，加入PEG4000，搅拌均匀，制成膜液，在洁净的玻璃板上流延成膜，50℃干...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永妹，
申请(专利权)人：孙永妹，
类型：发明
国别省市：安徽,34