一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入改性剂，加热反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯；通过添加改性剂，对氧化石墨烯进行针对性改性处理，使氧化石墨烯上接枝更多与聚氨酯相容性更好的基团，从而显著提高氧化石墨烯与聚氨酯之间的相容性，适合氧化石墨烯在聚氨酯中大量添加使用。

【技术实现步骤摘要】
一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法
本专利技术涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法。
技术介绍
氧化石墨烯是石墨烯的氧化材料，具有和石墨烯相似的平面结构，由于表面含有大量的活性基团，如羟基(-OH)、环氧基[-C(O)C-]、羰基(-C＝O)、羧基(-COOH)、酯基(-COO-)等，所以氧化石墨烯与大多数材料都具有较好的相容性，且其具有与石墨烯相似的性能，能显著改善多种材料的各项性能，是目前最好的通用复合改性材料之一，在复合材料领域得到广泛使用。聚氨酯材料属于现今使用最为广泛的高分子材料之一，也是运用氧化石墨烯材料进行改性较多的材料之一。经研究发现，现有的氧化石墨烯材料虽然已能显著增加聚氨酯的多种性能，但由于氧化石墨烯分子上活性基团种类单一，与聚氨酯材料的相容性较差，不利于氧化石墨烯材料在聚氨酯复合材料中的大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性较差的缺陷，提供一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法；本专利技术通过添加改性剂，对氧化石墨烯进行针对性改性处理，使氧化石墨烯上接枝更多与聚氨酯相容性更好的基团，从而显著提高氧化石墨烯与聚氨酯之间的相容性，适合氧化石墨烯在聚氨酯中大量添加使用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入改性剂，加热反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。其中，步骤（1）中，50%的乙醇水溶液与氧化石墨烯的质量体积比（ml︰g）为25-50︰1；更优选的，所述的50%的乙醇水溶液与氧化石墨烯的质量体积比（ml︰g）为35︰1；通过优选，氧化石墨烯分散更均匀，改性效果更好。优选的，步骤（1）中可以采用超声波来辅助分散，能加快氧化石墨烯的分散速度，使分散更均匀，改性处理效果更好。其中，步骤（2）中，所述的改性剂为氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐的混合物；所述改性剂能与氧化石墨烯上的活性基团键接，从而显著改性氧化石墨烯与聚氨酯材料的相容性；优选的，所述改性剂中氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐的质量比为3-5︰1︰2；最优选的，所述改性剂中氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐的质量比为4︰1︰2；优选的改性剂配比，改性后的氧化石墨烯与聚氨酯的相容性最好。优选的，所述改性剂与氧化石墨烯的质量之比为0.1-0.3︰1；最优选的，所述改性剂与氧化石墨烯的质量之比为0.2︰1；优选的质量比，改性后的氧化石墨烯与聚氨酯的相容性最好。其中，优选的，步骤（2）中加热反应的温度为60-70℃；在优选温度范围内，改性效果最好，得到的氧化石墨烯与聚氨酯的相容性最好。其中，步骤（3）中，离心的速度为2500-3200r/min，该离心速度下，分离效果最好。其中，步骤（4）中，干燥的温度为40-50℃，该温度条件下，干燥速度快，耗能低。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术改性方法通过改性剂对氧化石墨烯进行改性处理，在氧化石墨烯分子上接枝多种与聚氨酯相容性更好的基团，从而能显著改善氧化石墨烯与聚氨酯材料之间的相容性。2、本专利技术改性方法简单、可靠，适合用于大规模、工业化改性氧化石墨烯。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1（1）将10g的氧化石墨烯分散在400ml的50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入2g的质量比为4︰1︰2的氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐，加热到65℃，反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤，在2800r/min的速度下离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在45℃的恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。实施例2（1）将10g的氧化石墨烯分散在500ml的50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入1g的质量比为3︰1︰2的氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐，加热到70℃，反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤，在2500r/min的速度下离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在40℃的恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。实施例3（1）将10g的氧化石墨烯分散在250ml的50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入3g的质量比为5︰1︰2的氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐，加热到60℃，反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤，在3200r/min的速度下离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在50℃的恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。对比例1（1）将10g的氧化石墨烯分散在400ml的50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）将第一悬浊液中加热到65℃，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤，在2800r/min的速度下离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在45℃的恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。对比例2（1）将10g的氧化石墨烯分散在400ml的50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入2g的质量比为4︰2的氨基丙烯酸和季铵盐，加热到65℃，反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤，在2800r/min的速度下离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在45℃的恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。对比例3（1）将10g的氧化石墨烯分散在400ml的50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入2g的质量比为1︰2的二甲基甲酰胺钠和季铵盐，加热到65℃，反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤，在2800r/min的速度下离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在45℃的恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。将上述实施例1-3和对比例1-3中制备得到的改性氧化石墨烯，与聚氨酯进行复合实验，总结得到其与聚氨酯的相容性，空白例是未经过任何处理的氧化石墨烯，结果如下：性能相容性实施例1+++++实施例2+++++实施例3+++++对比例1+++对比例2++++对比例3++++空白例+++注：“+”越多，说明与聚氨酯的相容性越好。对上述实验结果分析可知，实施例1-3中制备得到的改性氧化石墨烯，与聚氨酯的相容性最好；而对比例1中，未使用改性剂对氧化石墨烯进行改性，其相容性不变；对比例2和对比例3中均未采用本专利技术规定的改性剂，导致改性剂改性效果差，得到的改性氧化石墨烯与聚氨酯的相容性显著降低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入改性剂，加热反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯；所述的改性剂为氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种提高氧化石墨烯与聚氨酯材料相容性的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入改性剂，加热反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯；所述的改性剂为氨基丙烯酸、二甲基甲酰胺钠和季铵盐的混合物。2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，50%的乙醇水溶液与氧化石墨烯的质量体积比（ml︰g）为25-50︰1。3.根据权利要求2所述的改性方法，其特征在于，50%的乙醇水溶液与氧化石墨烯的质量体积比（ml︰g）为35︰1。4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧，张羽，
申请(专利权)人：四川力智久创知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51