一种缩醛聚合物－石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种缩醛聚合物

【技术实现步骤摘要】
一种缩醛聚合物－石墨烯复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料领域，具体地，涉及一种缩醛聚合物－石墨烯复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]缩醛聚合物材料，由于其具有良好的柔韧性、粘结性、溶解性、耐光性、耐水性、高耐磨性、耐寒性和成模性，较高的抗拉伸强度和抗冲击强度，被广泛地应用在夹层安全玻璃、粘合剂、陶瓷花纸、铝箔纸、电器材料、玻璃钢制品、织物处理剂等领域，可以说，缩醛聚合物材料已成为一种不可或缺的合成树脂材料。
[0003]然而，在传统缩醛聚合物材料的制备过程中，需要加入大量的酸作为反应的催化剂，这会造成两个主要的问题：1.由于缩醛聚合物材料在反应过程中会保持着粘性，而使酸被包含在产物中，难以除去，影响材料的储存稳定性，进一步影响材料的后续加工和应用；2. 酸的处理过程耗时耗力，增加工业生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种缩醛聚合物－石墨烯复合材料的制备方法，本专利技术制备的缩醛聚合物－石墨烯复合材料过程中未引入大量的酸溶液，避免了常规反应中大量酸溶液的引入，节约了酸处理的成本，使复合材料贮存稳定、长期放置不变质。本方法的工艺流程简单，适合大规模生产。并且，该复合材料具有更高的强度、热稳定性、抗拉伸性、防紫外等性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种缩醛聚合物－石墨烯复合材料的制备方法，将氧化石墨烯、氧化石墨烯量子点均匀分散于聚合物前体中，形成pH在2～5之间的前驱体混合物料，经与醛液进行缩醛聚合后得到聚合物
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石墨烯复合材料；氧化石墨烯和氧化石墨烯量子点的质量占复合材料总质量的0.1%～1%。
[0006]进一步地，通过调节氧化石墨烯、氧化石墨烯量子点的比例来调节混合物料的pH，氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点的比例为6:4~9:1。
[0007]进一步地，氧化石墨烯的尺寸在5~10μm。
[0008]进一步地，所述醛液为质量分数为37%~40%的甲醛、乙醛、正丁醛及其他醛化合物中的一种或多种。
[0009]进一步地，所述聚合物前体为聚乙烯醇、苯酚及其他带有醇羟基的有机化合物。
[0010]进一步地，氧化石墨烯量子点通过以下方法得到：向30mL浓度1~5 mg/mL氧化石墨烯水分散液加入0.1~1.5 mL的氨水和0.1~1.5 mL的过氧化氢，稀释至150~200 mL后置于反应釜中在120~180℃的温度下反应8~12h，经提纯后制备石墨烯量子点水分散液；所述氨水的浓度为25%，所述过氧化氢的浓度为30%。
[0011]进一步地，将氧化石墨烯和石墨烯量子点与水混合后，加入100质量份聚合物前体，然后在70~100℃下加热搅拌，直至聚合物前体完全溶解，冷却后向其中加入50~100质量
份的醛液，搅拌半个小时后再在70
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100℃的温度下原位聚合反应30 min~3 h，冷却至室温经过滤、干燥后获得缩醛聚合物
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石墨烯复合材料。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术中，本制备方法中氧化石墨烯和量子点水分散液可以提供催化剂，避免了常规缩醛反应中大量酸的引入，节约了后续酸处理的成本。并使复合材料贮存稳定，长期放置不变质。
[0013]本专利技术中首先制备了氧化石墨烯水分散液，小尺寸的氧化石墨烯中羟基、羧基和其他含氧官能团的比例进一步提高，其中羟基和羧基可以分别作为聚合反应的官能团和催化剂，使得氧化石墨烯在反应过程中以及在产物中可以均匀的分散且稳定存在；而大尺寸的氧化石墨烯在参加反应的同时尽可能保留了石墨烯的二维结构，对复合材料的综合性能提升有促进作用。
[0014]本专利技术中将氧化石墨烯进一步氧化切割制备了石墨烯量子点水分散液，其结构中的羧基占比进一步提升，可以通过调节其添加量进一步调节后续聚合反应中的氢离子浓度，提升催化效率。并且，石墨烯量子点由于其较小的尺寸和稳定的结构，其可以在复合材料中分散均匀，提升复合材料的热稳定性。
[0015]本专利技术中所制备的缩醛聚合物石墨烯复合材料中，由于氧化石墨烯的独特二维结构，其加入到缩醛聚合物材料中可以增加复合材料的强度、抗拉伸、阻燃性、防紫外等性能。
[0016]本方法的工艺流程简单，生产效率高，适合大规模生产。
附图说明
[0017]图1为实施例1所制备的氧化石墨烯的SEM图；图2为实施例1所制备的氧化石墨烯量子点的TEM高分辨图；图3为实施例1制备的聚乙烯醇缩丁醛
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石墨烯复合材料与对比例1制备的聚乙烯醇缩丁醛的紫外吸收对比图。
[0018]图4为实施例1制备的聚乙烯醇缩丁醛
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石墨烯复合材料与对比例1制备的聚乙烯醇缩丁醛的热重对比图。
[0019]图5为实施例2制备的聚乙烯醇缩甲醛
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石墨烯复合材料与对比例2制备的聚乙烯醇缩甲醛的紫外吸收对比图。
[0020]图6为实施例2制备的聚乙烯醇缩甲醛
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石墨烯复合材料与对比例2制备的聚乙烯醇缩甲醛的热重对比图。
[0021]图7为实施例1制备的聚乙烯醇缩丁醛
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石墨烯复合材料放置2个月后的实物图；图8为对比例1制备的聚乙烯醇缩丁醛放置2个月后的实物图；图9为实施例2制备的聚乙烯醇缩甲醛
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石墨烯复合材料放置2个月后的实物图；图10为对比例2制备的聚乙烯醇缩甲醛放置2个月后的实物图；图11为对比例3制备的聚乙烯醇缩丁醛
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石墨烯复合材料置于溶剂中的实物图。
具体实施方式
[0022]在本专利技术中，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0023]下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。显
然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1步骤1：分别向500 mL的预冷却的93%硫酸中加入25g的高锰酸钾，搅拌溶解后，加入5g的天然石墨，在41 ℃下氧化24 h后加入10 mL的过氧化氢，离心洗涤后制备氧化石墨烯水分散液；步骤2：将步骤1获得的氧化石墨烯水分散液配制成浓度2 mg/mL并取30mL, 向其中加入0.4mL的氨水和过氧化氢，稀释至165mL后在120℃的温度下反应12h，提纯后制备石墨烯量子点水分散液。所得的量子点的尺寸为5~6nm。
[0025]步骤3：将步骤1、2所制备的0.8 g的氧化石墨烯和0.2 g石墨烯量子点混合后获得pH为5的混合液，然后向加入100 g聚乙烯醇，然后在85 ℃下加热搅拌至聚乙烯醇完全溶解，冷却后向其中加入70 mL的正丁醛，搅拌半个小时后再在80 ℃的温度下原位聚合反应3 h，冷却至室温后经过滤、洗涤、干燥后获得聚乙烯醇缩丁醛
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石墨烯复合材料；实施例1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缩醛聚合物－石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，将氧化石墨烯、氧化石墨烯量子点均匀分散于聚合物前体中，形成pH在2～5之间的前驱体混合物料，经与醛液进行缩醛聚合后得到聚合物
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石墨烯复合材料；氧化石墨烯和氧化石墨烯量子点的质量占复合材料总质量的0.1%～1%。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过调节氧化石墨烯、氧化石墨烯量子点的比例来调节混合物料的pH，氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点的比例为6:4~9:1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化石墨烯的尺寸在5~10μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醛液为质量分数为37%~40%的甲醛、乙醛、正丁醛及其他醛化合物中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物前体为聚乙烯醇聚乙烯醇、苯酚及其他带有醇羟基的有机化合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤，孙海燕，彭闻，李兴旺，高超，
申请(专利权)人：杭州高烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：