纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备及修复方法技术

本发明专利技术公开了纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备方法，将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰5～10混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨烯复合材料以占热塑性树脂材料0.05～0.5wt％混入热塑性树脂材料制得纳米金/氧化石墨烯自修复材料。本发明专利技术公开了纳米金/氧化石墨烯自修复材料的修复方法，包括用激光照射纳米金/氧化石墨烯自修复材料。本发明专利技术材料及修复方法，具有修复过程能耗低，成本低的特点，修复手段简单、经济，容易实现产业化。

【技术实现步骤摘要】
纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备及修复方法
本专利技术涉及一种自修复材料的制备及修复方法，特别是涉及一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备及修复方法。
技术介绍
热塑性树脂材料被广泛用于各个行业，它已成为工业生产中不可或缺的元素，尤其是在汽车和电子制造领域。但是经过长时间的使用，热塑性树脂材料会因风化和磨损产生不同尺度的微裂纹，这些裂纹不断扩展汇集，并最终成为裂痕。一旦热塑性树脂材料被破坏，它的各项性能会受到显着的影响。基于微胶囊的自修复材料展现出了极强的修复损伤能力。然而，这种技术也有一些局限性。首先，将微胶囊埋置于树脂材料中会降低材料的机械性能；其次，基于微胶囊的自修复材料在同一部位只能修复一次，无法反复修复；此外，这些自修复材料的制备通常十分复杂。除这种埋植型自修复体系之外，还有另一种自修复方式，那就是本征型自响应修复体系。在这种修复体系中，通常需要施加光照、pH变化、加热等外界刺激来引发自修复进程，但整个修复过程更加可靠。就这种修复方式而言，修复过程基于划痕界面分子的扩散与重新排列。然而对于高分子材料来说，分子的运动极其有限，但通过加热可以使热塑性树脂熔融并使划痕重新浸润以使划痕修复。由于受构件体积、功能等限制，将材料受损的构件整体加热显然是不合适的。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备方法，本专利技术还提供了一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的修复方法，以达到材料具备自修复效果。本专利技术技术方案如下：一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备方法，包括步骤，将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰5～10混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨烯复合材料以占热塑性树脂材料0.05～0.5wt％混入热塑性树脂材料制得纳米金/氧化石墨烯自修复材料。进一步的，所述氧化石墨烯采用改进的Hummers’法制备，所述纳米金颗粒由以下方法制得：由氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵混合稀释后加热至沸腾，迅速注入硼氢化钠，继续加热沸腾至反应完全后停止加热，搅拌后装瓶冷却至室温。通过改进的Hummers’法制备的氧化石墨烯带有负电，而该方法制备的纳米金颗粒表面带有正电，两者的混合有利于纳米金及氧化石墨烯在热塑性树脂材料内的同一位置的积聚，以发挥两者的协同光热修复作用。优选的，为了避免氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵混合稀释造成大量悬浮物，所述由氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵混合稀释是将十六烷基三甲基溴化铵均匀稀释后加入至氯金酸中混合。一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的修复方法，包括用激光照射所述纳米金/氧化石墨烯自修复材料。优选的，所述激光的波长为500nm～560nm。优选的，所述激光的光强为300w/cm2～800w/cm2。优选的，所述激光照射的时间为5s～50s。本专利技术技术方案与现有技术相比，有益效果是本专利技术利用石墨烯的光热效应，赋予绝大多数热塑性树脂涂层自修复的能力。具体优点在于，使用含量极少的纳米金/氧化石墨烯以及功率较低的修复光源就能够实现材料的修复，修复过程能耗低，成本低；材料基体分子链无需重新设计，可赋予现有多种热塑性树脂材料修复能力，适用于多种复杂的修复环境，修复手段简单、经济，容易实现产业化。结合了纳米金颗粒的表面等离子共振效应及氧化石墨烯对光的强吸收性，本专利技术的纳米金粒子/氧化石墨烯复合材料具更宽光谱且高效的光吸收率，同时当二者复合时还会进一步增强其光热转换能力，因此纳米金粒子/氧化石墨烯材料光热材料相比于单一的纳米金粒子及石墨烯材料光热效率会提高5％-30％。附图说明图1为纳米金/氧化石墨烯自修复材料示意图图2为表面损伤后纳米金/氧化石墨烯自修复材料示意图。图3为修复后的纳米金/氧化石墨烯自修复材料示意图。图4为聚氨酯、氧化石墨烯/聚氨酯、纳米金/聚氨酯和氧化石墨烯-纳米金/聚氨酯复合材料的光热升温曲线图。图5为氧化石墨烯聚氨酯材料表面修复结果图。图6为纳米金聚氨酯材料表面修复结果图。图7为纳米金氧化石墨烯聚氨酯材料表面修复结果图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。实施例涉及的氧化石墨烯采用改进的Hummers’法制备，具体的，称取1g硝酸钠及50ml浓硫酸，将其置于2000ml三口烧瓶中，待硝酸钠溶解后，将反应容器置入冰浴中缓慢搅拌1h，随后加入1g原料石墨。将6g高锰酸钾分多次，约1h小时左右逐渐加入容器中，同时控制整个反应体系温度在10℃以下。之后从冰浴中移出，转移到35℃水浴中，缓慢搅拌2h后。随后缓慢加入100ml蒸馏水及30ml双氧水，当反应体系升温至98±2℃时，在该温度下慢速搅拌30min，反应溶液逐渐变成亮黄色。反复用蒸馏水离心洗涤10次至溶液的pH＝7，然后将溶液低速离心后，舍弃沉淀物，保留亮黄色的GO溶液，烘干制得氧化石墨烯备用。实施例1纳米金颗粒的制备：将所有玻璃容器均用王水润洗，然后蒸馏水清洗多次；将12.5ml保护剂十六烷基三甲基溴化铵(0.004g/ml)稀释，加入到5g氯金酸(1wt％的水溶液)稀释成100ml混合溶液，用玻璃棒混合均匀并移入到三口瓶中，加热至沸腾后，迅速注入硼氢化钠15ml(0.00113g/ml)，等待10分钟后停止加热继续搅拌数分钟后装瓶；冷却至室温，4℃避光保存。将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰10混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨烯复合材料以占聚氨酯材料0.1wt％混入聚氨酯材料制得纳米金/氧化石墨烯自修复材料，如图1所示。表面损伤后的材料如图2所示，对损伤后的材料用波长为500nm，光强为300w/cm2的激光照射表面损伤区域5s，进行局部修复后的纳米金/氧化石墨烯自修复材料如图3所示。实施例2纳米金颗粒的制备：将所有玻璃容器均用王水润洗，然后蒸馏水清洗多次；将15ml保护剂十六烷基三甲基溴化铵(0.004g/ml)稀释，加入到7g氯金酸(1wt％的水溶液)稀释成100ml混合溶液，用玻璃棒混合均匀并移入到三口瓶中，加热至沸腾后，迅速注入硼氢化钠14ml(0.00113g/ml)，等待10分钟后停止加热继续搅拌数分钟后装瓶；冷却至室温，4℃避光保存。将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰5混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨烯复合材料以占聚丙烯材料0.05wt％混入制得纳米金/氧化石墨烯自修复材料。对损伤后的材料用波长为532nm，光强为600w/cm2的激光照射表面损伤区域50s，进行局部修复。实施例3纳米金颗粒的制备：将所有玻璃容器均用王水润洗，然后蒸馏水清洗多次；将18ml保护剂十六烷基三甲基溴化铵(0.004g/ml)稀释，加入到8g氯金酸(1wt％的水溶液)稀释成100ml混合溶液，用玻璃棒混合均匀并移入到三口瓶中，加热至沸腾后，迅速注入硼氢化钠13.5ml(0.00113g/ml)，等待10分钟后停止加热继续搅拌数分钟后装瓶；冷却至室温，4℃避光保存。将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰6混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备方法，其特征在于，包括步骤，将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰5～10混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨烯复合材料以占热塑性树脂材料0.05～0.5wt％混入热塑性树脂材料制得纳米金/氧化石墨烯自修复材料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备方法，其特征在于，包括步骤，将纳米金颗粒与氧化石墨烯按质量比1︰5～10混合搅拌制得纳米金/氧化石墨烯复合材料，将纳米金/氧化石墨烯复合材料以占热塑性树脂材料0.05～0.5wt％混入热塑性树脂材料制得纳米金/氧化石墨烯自修复材料。2.根据权利要求1所述的纳米金/氧化石墨烯自修复材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯采用改进的Hummers’法制备，所述纳米金颗粒由以下方法制得：由氯金酸与十六烷基三甲基溴化铵混合稀释后加热至沸腾，迅速注入硼氢化钠，继续加热沸腾至反应完全后停止加热，搅拌后装瓶冷却至室温。3.根据权利要求1所述的纳米金/氧化石墨烯自修...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹振兴，梁凤芝，赵玉超，陈奠宇，秦余杨，袁凤，罗铭，左明明，方江宇，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32