改性石墨烯及其制备方法以及聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及复合泡沫材料领域，具体地，涉及一种改性石墨烯及其制备方法以及聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。所述改性石墨烯为具有改性基团的石墨烯，所述改性基团含有由端氨基聚醚提供的基团。本发明专利技术提供的改性石墨烯，具有由端氨基聚醚提供的改性基团，形成的该改性石墨烯可以较好地与聚氨酯泡沫材料复配，得到石墨烯良好分散的聚氨酯泡沫复合材料，承压性能较高，而且所得的聚氨酯泡沫复合材料的导电性能也得到提高。

【技术实现步骤摘要】
改性石墨烯及其制备方法以及聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合泡沫材料领域，具体地，涉及一种改性石墨烯及其制备方法以及聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，我国原油储备建设迅猛发展，已建成国家原油储备基地和大量商业储备基地，基地关键组成部分为浮顶原油储罐。该储罐若密封失效，在雷电作用下极易产生火灾事故，储油罐遭受雷击破坏的现象时有发生，不仅威胁着储罐的安全运行而且给企业和国家造成了巨大的财产损失。储罐引起火灾需要满足的必要条件是在油气与空气混合物存在的地方，有雷电火花或电气火花存在。提高储罐安全运行系数的一个重要途径是提高密封材料的导电性能，防止放电打火。目前使用的泡沫密封材料主要是以聚氨酯为主体的高分子材料。以其为基础的弹性密封材料方面具有高性价比、长寿命、免维护等特点，相关制品具有广泛的应用范围，如电气设备、电子仪器、办公自动化设备、建筑、汽车、铁道、车辆等领域。但是聚氨酯泡沫材料导电率并不高，导电性能不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的聚氨酯导电性能不良的缺陷，提供了一种能够较好地复配聚氨酯材料提高其导电性能的改性石墨烯及其制备方法以及聚氨酯泡沫材料及其制备方法和应用。为了实现上述目的，本专利技术提供一种改性石墨烯，所述改性石墨烯为具有改性基团的石墨烯，所述改性基团含有由端氨基聚醚提供的基团。本专利技术还提供了一种改性石墨烯的制备方法，该方法包括：制备含有端氨基聚醚和氧化石墨烯的分散液并进行还原反应。本专利技术还提供了由上述方法制得的改性石墨烯。本专利技术还提供了一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，该方法包括：(1)制备含有上述改性石墨烯和聚合物基体的分散液而后除去溶剂，得到混合物A；(2)将催化剂、扩链剂、发泡剂和混合物A进行混合，得到混合物B；(3)将所述混合物B和异氰酸酯类单体进行固化并发泡。本专利技术还提供了由上述方法制得的聚氨酯泡沫材料。本专利技术还提供了上述聚氨酯泡沫材料在浮顶原油储罐的密封中的应用。本专利技术提供的改性石墨烯，具有由端氨基聚醚提供的改性基团，形成的该改性石墨烯可以较好地与聚氨酯泡沫材料复配，得到石墨烯良好分散的聚氨酯泡沫复合材料，承压性能高，而且所得的聚氨酯泡沫复合材料的导电性能也得到提高。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种改性石墨烯，所述改性石墨烯为具有改性基团的石墨烯，所述改性基团含有由端氨基聚醚提供的基团。根据本专利技术，所述改性石墨烯上的该由端氨基聚醚提供的改性基团应当包括端氨基聚醚形成的与石墨烯共价连接的基团，还应当包括插入下石墨烯层间的端氨基聚醚。通过采用端氨基聚醚对石墨烯进行改性，能够使得所得改性石墨烯能够更好地与聚氨酯材料复配，相比于石墨烯来说，本专利技术的改性石墨烯能够更为均匀地分散于聚氨酯材料中，有助于提高聚氨酯材料的导电性能和压缩强度。根据本专利技术，所述端氨基聚醚是指末端为氨基的聚醚，该端氨基聚醚的结构单元可以表示为对于R1和R2的选择可以根据需要进行调整，优选地，R1和R2各自独立地选自H和C1-C6的烷基，更优选地，R1和R2各自独立地选自H、甲基、乙基和丙基。根据本专利技术，所述端氨基聚醚的具体实例例如可以为末端氨化的聚乙二醇、末端氨化的聚(1,2-丙二醇)、末端氨化的聚(1,2-丁二醇)、末端氨化的聚环氧丙烷和末端氨化的聚环氧乙烷中的一种或多种。根据本专利技术，优选情况下，所述端氨基聚醚的数均分子量为100-5000，优选为200-2000，更优选为230-2000。当所述端氨基聚醚的数均分子量采用上述范围特别是更为优选的范围时，能够获得导电性的更为优异的效果。该端氨基聚醚可以根据本领域的常规方法制得，也可以是市售品，例如所述端氨基聚醚为端氨基聚醚D230、端氨基聚醚D400、端氨基聚醚D2000、端氨基聚醚D4000、聚醚胺T403和聚醚胺T5000等中的一种或多种，优选为端氨基聚醚D230、端氨基聚醚D400和端氨基聚醚D2000中的一种或多种。根据本专利技术，尽管所述改性石墨烯上的改性基团可以在较宽范围内变动，但是考虑到获得兼具优良的导电性能和承压性能高的聚氨酯泡沫材料，优选地，以所述改性石墨烯的总重量为基准，由端氨基聚醚提供的改性基团的含量为30-50重量％，优选为35-45重量％。本专利技术还提供了一种改性石墨烯的制备方法，该方法包括：制备含有端氨基聚醚和氧化石墨烯的分散液并进行还原反应。根据本专利技术，将所述端氨基聚醚用作还原剂来还原所述氧化石墨烯即可获得本专利技术的改性石墨烯。其中，所述端氨基聚醚的选择如上文中所描述的这里不再赘述。所述端氨基聚醚的用量可以根据所述改性石墨烯上的改性基团的含量进行选择，优选地，所述端氨基聚醚和氧化石墨烯的用量的重量比为10-1000：1，优选为50-200：1，更优选为60-100：1。根据本专利技术，含有端氨基聚醚和氧化石墨烯的分散液所采用的溶剂可以为含水溶剂，该含水溶剂优选为水，当然本专利技术并不排除含有少量其他溶剂(例如甲醇、乙醇、丙醇)的水溶液。该溶剂的用量可以在较宽范围内变动，但是考虑到还原反应更为充分，优选地，相对于100mg的氧化石墨烯，该溶剂的用量为50-300mL，优选为80-200mL。其中，含有端氨基聚醚和氧化石墨烯的分散液的制备可以包括先制备氧化石墨烯的分散液，而后引入端氨基聚醚进行混合。其中，氧化石墨烯的分散液的制备例如可以采用细胞粉碎机进行分散剥离的方式制得。根据本专利技术，优选情况下，所述还原反应的条件包括：温度为70-100℃(优选为80-100℃)，时间为1-20h(优选为8-12h)。根据本专利技术，为了能够将本专利技术的改性石墨烯从上述方法中提取出来，该方法还可以包括：将所述还原反应后的产物进行干燥，例如在100-150℃下干燥5-15h。根据本专利技术，为了能够多余吸附的端氨基聚醚，上述方法还可以包括：将干燥后的产物分散于有机溶剂中(例如采用细胞粉碎机分散2-10min)，并进行固液分离(例如采用0.45μm左右的PP膜抽滤)，并重复该操作以对所述改性石墨烯进行洗涤。其中，该处所用的有机溶剂例如可以为甲醇、乙醇、丙酮、甲酸、乙酸、乙酸乙酯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种，优选采用二氯甲烷和/或三氯甲烷。相对于10g端氨基聚醚和氧化石墨烯的总重量，该有机溶剂的用量例如可以为300-1000mL，更优选为500-800mL。根据本专利技术，该方法还可以包括将洗涤后的产物进行干燥(例如采用冷冻干燥的方式)。本专利技术还提供了由上述方法制得的改性石墨烯。尽管，只要是通过方法制得的产品即可认定为本专利技术的该改性石墨烯，但是应当理解的是，这里的改性石墨烯可以是上文中描述的改性石墨烯，因此，上文中对改性石墨烯的描述也适用于该处的方法制得的改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性石墨烯，其特征在于，所述改性石墨烯为具有改性基团的石墨烯，所述改性基团含有由端氨基聚醚提供的基团。

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨烯，其特征在于，所述改性石墨烯为具有改性基团的石墨烯，所述改性基团含有由端氨基聚醚提供的基团。2.根据权利要求1所述的改性石墨烯，其中，所述端氨基聚醚的结构单元为R1和R2各自独立地选自H和C1-C6的烷基；优选地，R1和R2各自独立地选自H、甲基、乙基和丙基；优选地，所述端氨基聚醚的数均分子量为100-5000，优选为200-2000，更优选为230-2000。3.根据权利要求1或2所述的改性石墨烯，其中，以所述改性石墨烯的总重量为基准，由端氨基聚醚提供的改性基团的含量为30-50重量％，优选为35-45重量％。4.一种改性石墨烯的制备方法，其特征在于，该方法包括：制备含有端氨基聚醚和氧化石墨烯的分散液并进行还原反应。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述端氨基聚醚的结构单元为R1和R2各自独立地选自H和C1-C6的烷基；优选地，R1和R2各自独立地选自H、甲基、乙基和丙基；优选地，所述端氨基聚醚的数均分子量为100-5000，优选为200-2000，更优选为230-2000；优选地，所述端氨基聚醚和氧化石墨烯的用量的重量比为10-1000：1，优选为50-200：1，更优选为60-100：1。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述还原反应的条件包括：温度为70-100℃，优选为80-100℃；时间为1-20h，优选为8-12h。7.由权利要求4-6中任意一项所述的方法制得的改性石墨烯。8.一种聚氨酯泡沫材料的制备方法，该方法包括：(1)制备含有权利要求1-3和7中任意一项所述的改性石墨烯和聚合物基体的分散液而后除去溶剂，得到混合物A；(2)将催化剂、扩链剂、发泡剂和混合物A进行混合，得到混合物B；(3)将所述混合物B和异氰酸酯类单体进行固化并发泡。9.根据权利要求8所述的方法，其中，相对于100重量份的所述异氰酸酯类单体和聚合物基体的总重量，所述改性石墨烯的用量为0.5-8重量份，优选为1-6重量份，更优选为3-5.5重量份；优选地，所述聚合物基体为聚醚多元醇和聚酯多元醇中的一种或多种；更优选地，所述聚醚多元醇为聚乙二醇、聚(1,2-丙二醇)、聚(1,2-丁二醇)、聚环氧丙烷、聚四氢呋喃和聚环氧乙烷中的一种或多种；所述聚酯多元醇为苯二甲酸和/或其酸酐与多元醇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐功庆，解希铭，王丽丽，王丽静，赵青松，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11