聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法技术

本发明专利技术属于金属/石墨烯分散体系的化工技术领域，具体涉及一种聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法。所述的聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法，包括以下步骤：制备亲水性超支化聚缩水甘油醚；制备氧化石墨烯；将氧化石墨烯在基液中超声得到氧化石墨烯悬浮液，然后与亲水性超支化聚缩水甘油醚混合，得到表面修饰的氧化石墨烯悬浮液；将金属前驱体水溶液加入到表面修饰的氧化石墨烯悬浮液中，混合搅拌，加入还原剂，调节pH至9

【技术实现步骤摘要】
聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法


[0001]本专利技术属于金属/石墨烯分散体系的化工
，具体涉及一种聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法。

技术介绍

[0002]纳米金属与石墨烯的分散体系，在水或者亲水性基液中的分散能力较差，极易出现团聚沉降的现象，影响其导热性能，降低其综合性能。
[0003]在高分子通报第四期，“超支化聚缩水甘油醚研究进展朱宝库，赵永红，孔力，徐又一”（浙江大学高分子科学研究所，杭州310027）中指出，超支化聚缩水甘油醚（HPG）的合成方法中阴离子聚合为：以1,1,1
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三羟基丙烷（TMP）为核，用醇钾对其进行去质子化，引发缩水甘油开环聚合，得到HPG，并且提到其应用与医药领域，做负载和包覆药物使用以及做聚合物电解质和影响无机矿物的表面改性。但是其中也提到，作为学科交叉，如在纳米科技等领域，仍有很大的瓶颈与探讨的空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法，导热性强，稳定性高，耐酸碱，制备方法简单，易于推广。
[0005]本专利技术所述的聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法，包括以下步骤：（1）制备亲水性超支化聚缩水甘油醚：将三羟甲基丙烷加热溶解，充入氮气，加入甲醇钾的甲醇溶液，抽真空，在氮气保护下滴加缩水甘油，反应24
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28h，加入甲醇转移至阳离子交换树脂柱中和，在60
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80℃蒸发，加入丙酮磁力搅拌1
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2h，然后静置10
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12h，30
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50℃真空干燥10h
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12h，得到聚缩水甘油醚HBP；三羟甲基丙烷与缩水甘油的质量比为（3:40）至（3:200）；三羟甲基丙烷与甲醇钾的质量比为（30:1）至（32:1）；（2）HUMMERS法制得氧化石墨烯；（3）将氧化石墨烯在基液中超声20min
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50min得到氧化石墨烯悬浮液，然后常温下与亲水性超支化聚缩水甘油醚混合，得到表面功能化的氧化石墨烯悬浮液；所述氧化石墨烯悬浮液的氧化石墨烯的质量浓度为0.0025g/ml
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0.01g/ml；所述的亲水性超支化聚缩水甘油醚与氧化石墨烯的质量比为10:1至30:1；（4）将金属前驱体水溶液加入到步骤（3）中的表面功能化的氧化石墨烯悬浮液中，在50
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100℃混合搅拌，加入还原剂，调节pH至9
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12，反应时间为2
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3h，得到稳定存在的聚缩水甘油醚功能化金属/石墨烯分散体系；所述的还原剂与氧化石墨烯和金属前驱体的物质的量的和比值为1:1至1.5:1；所述的金属前驱体与氧化石墨烯的质量比为1:10至1:1。
[0006]优选地，制备的亲水性超支化聚缩水甘油醚数均分子量为1800
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3000。
[0007]优选地，还原剂为硼氢化钠、乙二胺、水合肼中的一种。
[0008]优选地，金属前驱体为氯金酸、氯铂酸、硝酸银、氯化钯中的一种。
[0009]优选地，步骤（4）中的调节pH所用试剂为氢氧化钠。
[0010]优选地，甲醇钾的甲醇溶液中甲醇钾的质量浓度为0.04
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0.07g/ml，优选为0.058g/ml。
[0011]进一步得，石墨烯
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金属复合纳米流体的制备方法中：HUMMERS法氧化石墨烯（GO）制备步骤为：将天然石墨片放入干净的烧杯中，缓慢加入浓硫酸与浓磷酸配成的混酸，将此混合物至于50℃油浴中并磁力搅拌，后恒温并缓慢加入高锰酸钾于50℃反应，继续在50℃加热搅拌的条件下向混合物中加入缓慢加入双氧水至溶液呈亮黄色并不再产生气泡，继续反应一段时间，冷却至室温，离心，用去离子水洗至中性，真空干燥后得到氧化石墨烯。
[0012]亲水性超支化聚缩水甘油醚的合成步骤：将三羟甲基丙烷放入三颈瓶中，加热完全溶解，氮气保护下注入甲醇钾的甲醇溶液，磁力搅拌后抽真空除去甲醇，在氮气保护下连续滴加缩水甘油，进行反应，反应结束后，加入无水甲醇进行转移，然后经过阳离子交换树脂柱中和，将K
+
置换为H
+
，旋蒸，蒸去大部分甲醇后，然后加入丙酮磁力搅拌，以除去有机杂质，静置分层，得到粘稠聚合物，真空干燥，得到聚缩水甘油醚HBP。
[0013]本专利技术中的聚缩水甘油醚分子中有大量活性的末端官能团，具有的黏度低、溶解性好、稳定效果好、流变性好等优点，结构中有多个羟基来稳定石墨烯纳米片和金属纳米颗粒，不会因高分子链的聚集和缠结会导致金属纳米粒子的团聚，在纳米金属颗粒的制备过程中，聚缩水甘油醚使其稳定分散于水中形成稳定的水基纳米分散体系，有利于纳米颗粒尺寸控制、形貌、分散稳定性、纳米颗粒的表面活性，聚缩水甘油醚分子量2000左右，不会影响纳米流体在常温和低温下的流动性，并具有非常好的稳定性。石墨烯纳米片表面的疏水性，超支化聚缩水甘油（HBP）相互作用，有效阻止石墨烯之间发生团聚现象，同时使石墨烯表面富含亲水基团羟基大大增强了金属/石墨烯分散体系的亲水性，从而制备出可长期稳定存在的分散的水基金属/石墨烯复合分散体系；本专利技术采用HUMMERS法处理得氧化石墨烯GO，在水基液中，超声分散GO，还原前加入HBP对GO进行表面修饰，加入金属离子还原生成纳米金属沉积在石墨烯表面，利用纳米金属与石墨烯组装技术，采用氯金酸、氯铂酸、氯化钯、硝酸银作为前驱体制备一系列石墨烯
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金属分散体系，纳米金属颗粒生长并均匀分布在石墨烯纳米片上，本专利技术的石墨烯、金属前躯体的质量比、HBP的添加量、反应体系的PH值相互协同，制备出具有稳定存在的聚缩水甘油醚功能化金属/石墨烯分散体系，超支化聚缩水甘油醚的超支化结构有效阻止石墨烯纳米片之间发生团聚现象，同时避免纳米金属颗粒在纳米流体中发生团聚和氧化变质，制备出具有高稳定性的水基石墨烯
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金属复合分散体系，进一步应用于光热转换、热管及热循环系统中强化传热、拟均相催化反应体系。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术的聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法，有效防止酸碱环境变化对分散体系稳定性的破坏，长期稳定分散，分散体系中的纳米颗粒的含量高；
（2）本专利技术的聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系，具有高稳定性和高导热性能；（3）本专利技术的聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系，耐酸碱性强，在pH=5.0
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12.0的环境中均稳定分散，制备方法简单，易于推广。
具体实施方式
[0015]本专利技术提供了一种聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来书是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的制备方法已经通过较佳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚缩水甘油醚功能化稳定金属/石墨烯分散体系的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）制备亲水性超支化聚缩水甘油醚：将三羟甲基丙烷加热溶解，充入氮气，加入甲醇钾的甲醇溶液，抽真空，在氮气保护下滴加缩水甘油，反应24
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28h，加入甲醇转移至阳离子交换树脂柱中和，在60
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80℃蒸发，加入丙酮磁力搅拌1
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2h，然后静置10
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12h，30
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50℃真空干燥10h
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12h，得到聚缩水甘油醚HBP；三羟甲基丙烷与缩水甘油的质量比为3:40至3:200；三羟甲基丙烷与甲醇钾的质量比为30:1至32:1；（2）HUMMERS法制得氧化石墨烯；（3）将氧化石墨烯在基液中超声20min
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50min得到氧化石墨烯悬浮液，然后常温下与亲水性超支化聚缩水甘油醚混合，得到表面功能化的氧化石墨烯悬浮液；所述氧化石墨烯悬浮液的氧化石墨烯的质量浓度为0.0025g/ml
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0.01g/ml；所述的亲水性超支化聚缩水甘油醚与氧化石墨烯的质量比为10:1至30:1；（4）将金属前驱体水溶液加入到步骤（3）中的表面功能化的氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，
申请(专利权)人：潍坊学院，
类型：发明
国别省市：