层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料及其制备方法、氧化石墨烯膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料及其制备方法、层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯膜及其制备方法。所述层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料的制备方法包括：将二胺类有机物水溶液加入到氧化石墨烯水分散液中，分散。由本发明专利技术提供的层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料制备氧化石墨烯膜，能够提升氧化石墨烯膜的柔韧性，降低氧化石墨烯膜出现破损、折叠、断裂等不良的概率。

【技术实现步骤摘要】
层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料及其制备方法、氧化石墨烯膜及其制备方法
本专利技术涉及用二胺类物质对氧化石墨烯浆料进行改性的制备工艺，属于材料合成和应用领域。
技术介绍
石墨烯是一种仅由碳原子组成的六角形状蜂巢晶格的二维纳米材料结构。自从发现以来，由于其具有卓越的力学、光学、电学、热学性能而引起广泛的关注和研究。氧化石墨烯是石墨烯对应的氧化物，是在石墨烯片层上衔接上羟基、羧基、羰基和环氧基等含氧官能团。正因为氧化石墨烯片层中含有大量的官能团，使得氧化石墨烯片层与片层之间可以通过氢键作用等自组装堆叠形成了宏观尺寸的膜材料。但是在工业化制备石墨烯导热膜的过程中，需要对氧化石墨烯进行加工处理，在整个加工的过程中，由于氧化石墨烯膜柔韧性较差，极容易出现破损、折叠、断裂等不良，大大降低了制备石墨烯导热膜的良率，增强氧化石墨烯机械性是需要解决的重要问题。公开号为CN108002373A的专利公开了一种“缝合法”制备大面积石墨烯材料的方法，其中使用分子结构两端基团为伯胺的二胺类有机物中的氮基团与氧化石墨烯的羧基基团接合成网状结构，形成连续的大片的石墨烯。该专利技术中，直接将氧化石墨烯分散到二胺类有机物中，很难实现石墨烯良好的分散。同时，在说明书中记载的100-200℃的反应条件下，只能实现“缝合”的效果，无法实现将氧化石墨烯的含氧基团大量脱除而得到石墨烯。因此，该专利实际上是无法真正得到石墨烯膜产品。
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。<br>
技术实现思路
针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术的目的是提升氧化石墨烯膜的柔韧性，降低氧化石墨烯膜出现破损、折叠、断裂等不良的概率。本专利技术提供一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料，二胺类有机物键合在氧化石墨烯层间，所述二胺类有机物占氧化石墨烯质量分数的0.08-1.5wt％，优选1wt％。根据本专利技术的一个方面，所述键合为化学键键合。根据本专利技术的一个方面，所述氧化石墨烯浆料中，氧化石墨烯的含量为1-6wt％,优选为4.5％。根据本专利技术的一个方面，所述二胺类有机物包括乙二胺、对苯二胺、己二酰二胺或二乙烯二胺中的一种或两种以上的组合。优选地，所述二胺类有机物采用乙二胺或对苯二胺。本专利技术还提供一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料的制备方法，包括：将二胺类有机物水溶液加入到氧化石墨烯水分散液中，分散。根据本专利技术的一个方面，所述氧化石墨烯水分散液中，氧化石墨烯的质量分数为1-6wt％，优选4.5wt％。根据本专利技术的一个方面，所述二胺类有机物包括乙二胺、对苯二胺、己二酰二胺或二乙烯二胺中的一种或两种以上的组合。优选地，所述二胺类有机物采用乙二胺或对苯二胺。根据本专利技术的一个方面，所述二胺类有机物水溶液中二胺类有机物的质量分数为0.75-3.75wt％，优选1.5wt％。根据本专利技术的一个方面，所述分散包括搅拌或震荡的方式。优选地，所述分散的时间为1.5-2.5h，优选2h。氧化石墨烯水分散液中，质量分数为1-6wt％的氧化石墨烯分散良好，片层剥离得比较完全，成单一的片层结构。氧化石墨烯在水分散液中层间浸入水分子，水分子将氧化石墨烯层间打开，带负电氧化石墨烯片层由于静电排斥相互分离，辅以搅拌和震荡等方式，使氧化石墨烯能比较好地分散在分散液中，同时层间被打开的氧化石墨烯为下一步的二胺类有机物的插入得以更好的实现。氧化石墨烯为石墨烯的氧化物，含有羟基、环氧基、羰基和羧基等含氧官能团。羧基主要分布在氧化石墨烯的边缘，而环氧基和羟基多分布在氧化石墨烯片层内部平面上。羰基则是在氧化石墨烯片层内部平面和边缘都有所分布。氧化石墨烯片层中羰基和羧基中的C＝O为碳氧双键，键能比较小，活性比较强，稳定性相对比较低；而羟基(-OH)和环氧基(-C-O-C-)为碳氧单键，键能比较大，活性比较弱。二胺类有机物比较容易与含有碳氧双键的羰基和羧基官能团发生化学键合作用。在氧化石墨烯水分散液中加入已经分散好的二胺类有机物水溶液，二胺类有机物与片层剥离得比较完全的氧化石墨烯充分接触，进入到氧化石墨烯层间，与片层形成比较充分的接触。由于氧化石墨烯片层中的羰基与羧基上的(C＝O)官能团化学活性比较强，易与二胺类有机物分子发生化学反应，使其键合在氧化石墨烯片层之间从而能够增强了层间的相互作用。本专利技术还提供一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯膜，所述氧化石墨烯膜中含有二胺类有机物，二胺类有机物键合在氧化石墨烯膜的层间。根据本专利技术的一个方面，所述键合为化学键键合。根据本专利技术的一个方面，所述二胺类有机物占氧化石墨烯质量的0.0008-0.09wt％，优选0.045wt％。根据本专利技术的一个方面，所述二胺类有机物包括乙二胺、对苯二胺、己二酰二胺或二乙烯二胺中的一种或两种以上的组合。优选地，所述二胺类有机物包括乙二胺或对苯二胺。根据本专利技术的一个方面，所述层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯膜的拉伸强度为140-180MPa。由于氧化石墨烯层间键合了二胺类有机物，层间的相互作用力增强，宏观上表现为氧化石墨烯膜的拉伸强度增强。本专利技术还提供一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯膜的制备方法，包括：采用层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料的方法制备层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料；和将层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料涂膜，干燥，得到层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯膜。根据本专利技术的一个方面，所述涂膜的厚度为1-3mm，优选2mm。根据本专利技术的一个方面，所述干燥的温度为40-120℃，优选75℃；和/或，所述干燥的时间为30min-3h，优选1.5h。在使用上述氧化石墨烯浆料制备氧化石墨烯膜的过程中，氧化石墨烯片层依靠氢键进行自组装，二胺类有机物与氧化石墨烯的羰基和羧基反应衔接在片层上。相比于氧化石墨烯片层与水分子形成的氢键而言，二胺类有机物与氧化石墨烯片层中的羰基、羧基等发生反应生成的化学键更为稳定，如图1和图2所示，因此使用二胺类有机物增强了氧化石墨烯片层间的相互作用，增强氧化石墨烯自组装成膜的能力，同时提升氧化石墨烯膜的柔韧性，降低氧化石墨烯膜制备成石墨烯导热膜过程中出现破损、折叠、断裂等不良的概率。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料，能增强氧化石墨烯层间的相互作用，使氧化石墨烯更容易自组装得到紧密堆叠的氧化石墨烯膜，提升氧化石墨烯膜的柔韧性，降低氧化石墨烯膜出现破损、折叠、断裂等不良的概率。用乙二胺和对苯二胺键合的氧化石墨烯膜的拉伸强度分别为150MPa和175MPa，而未用二胺类有机物改性的氧化石墨烯膜的拉伸强度约为90MPa，拉伸强度分别提高了66.7％和94.4％。如图3所示，经二胺类有机物改性的氧化石墨烯膜的拉伸性能大幅度提升。如图4所示，使用乙二胺改性的氧化石墨烯膜在波长为1700cm-1处的吸光率明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料，其特征在于，二胺类有机物键合在氧化石墨烯层间，所述二胺类有机物占氧化石墨烯浆料质量分数的0.08-1.5wt％，优选为1wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料，其特征在于，二胺类有机物键合在氧化石墨烯层间，所述二胺类有机物占氧化石墨烯浆料质量分数的0.08-1.5wt％，优选为1wt％。


2.根据权利要求1所述的层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料，其特征在于，所述键合为化学键键合；
优选地，所述氧化石墨烯浆料中，氧化石墨烯的质量分数为1-6wt％,优选4.5wt％；
优选地，所述二胺类有机物包括乙二胺、对苯二胺、己二酰二胺或二乙烯二胺中的一种或两种以上的组合，优选乙二胺或对苯二胺。


3.一种如权利要求1或2所述的层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，包括：将二胺类有机物水溶液加入到氧化石墨烯水分散液中，分散。


4.根据权利要求3所述的层间键合二胺类有机物的氧化石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯水分散液中，氧化石墨烯的质量分数为1-6wt％，优选4.5wt％；
优选地，所述二胺类有机物包括乙二胺、对苯二胺、己二酰二胺或二乙烯二胺中的一种或两种以上的组合，优选乙二胺或对苯二胺；
优选地，所述二胺类有机物水溶液中二胺类有机物的质量分数为0.75-3.75wt％，优选1.5wt％；
优选地，所述二胺类有机物占氧化石墨烯浆料质量分数的0.08-...

【专利技术属性】
技术研发人员：方钢，唐润理，吴艳红，张婧，耿飚，瞿研，
申请(专利权)人：常州第六元素材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32