【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机聚合物/无机物复合材料领域,具体涉及聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料,是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,其具有优异的导电、导热和力学性能,因而成为制备功能聚合物复合材料的理想纳米填料。目前聚合物/石墨烯复合材料的制备主要采用共混法,即:将石墨烯与聚合物或聚合物溶液直接混合,经沉淀或热压成型等方法制备而成,但由于石墨烯表面呈惰性状态,与其它介质的相互作用极弱,且石墨烯片与片之间存在较强的范德华力,极易发生团聚,很难在聚合物或其溶液中均匀分散,不能把石墨烯的优良性能很好地体现在复合材料中,表现为复合材料中石墨烯含量较低且材料的性能不均一。此外,氧化-还原法是目前制备石墨烯的主要方法之一,该方法将石墨转变为氧化石墨,再将氧化石墨还原、剥离为石墨烯,传统手段一般采用化学还原将氧化石墨还原为石墨烯,但强还原剂(如:水合肼)的使用对环境危害较大,且后处理过程中很难除去,对复合材料造成影响。基于现有技术的上述状况,本专利技术人对聚合物/石墨烯复合材料的制备方法进行研究,目的是提供避免使用还原剂、石墨烯均匀分散且操作简便的聚合物/石墨烯复合材料的制备方法,具体为聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料及其制备方法。专利技术内 ...
【技术保护点】
聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料的制备方法,其特征在于,氧化石墨烯与聚对苯乙炔前聚物的均匀混合溶液在高能电离辐射下,氧化石墨烯原位还原为石墨烯,然后利用静电纺丝技术制备聚对苯乙炔前聚物/石墨烯复合纳米纤维材料,经烧结,得到聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料。
【技术特征摘要】
1.聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料的制备方法,其
特征在于,氧化石墨烯与聚对苯乙炔前聚物的均匀混合溶液在
高能电离辐射下,氧化石墨烯原位还原为石墨烯,然后利用静
电纺丝技术制备聚对苯乙炔前聚物/石墨烯复合纳米纤维材料,
经烧结,得到聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,该方法
包括:
步骤1),以鳞片石墨为原料,在浓硫酸、浓磷酸、高锰酸
钾和双氧水的作用下,得到氧化石墨;
步骤2),在甲醇中,以对二氯苄、四氢噻吩为原料制得聚
对苯乙炔前聚物的双锍盐单体;
步骤3),将步骤2)制得的双锍盐单体溶于乙醇中,加入步
骤1)制得的氧化石墨,超声并搅拌分散,得到聚对苯乙炔前聚
物的双锍盐单体/氧化石墨烯的均匀混合溶液;
步骤4),向步骤3)制得的混合溶液中加入氧化性自由基清
除剂,在高能电离辐射下搅拌反应,得到聚对苯乙炔前聚物的
双锍盐单体/石墨烯的均匀混合溶液;
步骤5),向步骤4)制得的混合溶液中加入冰甲醇、氢氧化
钠水溶液,在氮气保护下搅拌反应,得到聚对苯乙炔前聚物/
石墨烯的均匀混合溶液;
步骤6),采用静电纺丝装置,以步骤5)制得的混合溶液为
纺丝溶液制得聚对苯乙炔前聚物/石墨烯复合纳米纤维材料,经
烧结,得到所述聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,步骤
1)中,在冰盐浴条件下将鳞片石墨加入浓硫酸与浓磷酸的混合
液中,搅拌下加入高锰酸钾,维持反应温度在5℃以下搅拌1.5~4
小时,将反应体系加热至30~35℃并搅拌反应20~30小时,然后
\t加入去离子水和双氧水,继续搅拌反应24~30小时,过滤并洗
涤沉淀物,得到所述氧化石墨。
4.根据权利要求1至3之一所述的制备方法,其特征在于,
步骤1)中,
优选质量浓度为98%的浓硫酸、85%的浓磷酸、25~35%的
双氧水,和/或
1g所述鳞片石墨与4~6mL浓硫酸混合,所述鳞片石墨与高
锰酸钾的重量比为1:7~1:8,和/或
所述浓磷酸与浓硫酸的体积比为1:8~1:10,所述浓硫酸与
去离子水的体积比为1:4~1:6,所述双氧水与浓硫酸的体积比为
1:1~1:3,和/或
所述搅拌速度为270~300rpm。
5.根据权利要求1至4之一所述的制备方法,其特征在于,
步骤2)中,...
【专利技术属性】
技术研发人员:王淑红,赵弘韬,汪成,赵曦,李志刚,张楠,马东阁,孙治尧,常青,常金辉,
申请(专利权)人:黑龙江大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江;23
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