本发明专利技术涉及一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备方法，步骤为以天然鳞片石墨为原料，通过改进的Hummers方法制得氧化石墨；氧化石墨分散于有机溶剂中经超声处理得到氧化石墨烯溶液；将苯并噁嗪预聚体溶于有机溶剂中，搅拌得到苯并噁嗪预聚体溶液；采用原位插层溶液聚合法，将氧化石墨烯溶液与苯并噁嗪预聚体溶液共混，在80~100℃下抽真空脱气1~2h，再于150~190℃固化反应4~20h，制得氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂。加入氧化石墨烯使苯并噁嗪的固化温度降低，树脂加工性提高，耐热性增强，玻璃化转变温度提高。本制备工艺简单、原料易得，将在覆铜板、宇航器和摩擦材料等领域具有极大应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备，具体地说是一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法。
技术介绍
苯并噁嗪是以酚类、醛类和伯胺类化合物为原料合成的一类含杂环结构的中间体，在加热和/或催化剂作用下开环聚合，生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构，称为聚苯并口惡嗪或苯并卩惡嗪树脂(BOZ) (Yagci Y. , et al. , Journal of Polymer Science: PartA, 2009，47，5565; Wu Υ·，Zeng Μ·，et al.，Tribology International, 2012，54，51)。这种苯并噁嗪树脂具有良好的耐热性、耐湿性、机械性能和电气性能，它与普通酚醛树脂的本质区别在于成型固化过程中没有小分子释放出，制品孔隙率低，接近零收缩，并能够在一定范围内根据性能需求进行分子结构设计。苯并噁嗪树脂作为一种具有优良耐热性、阻燃性、绝缘性和物理机械性能的极具应用前景的树脂，其科学研究与工程开发都具有很大的发展空间。但苯并噁嗪树脂也有一些缺点，如脆性大、热固化温度高等限制了它的进一步应用。石墨烯(graphene)是碳原子以sp2杂化形成的单原子层厚度的新型纳米碳材料。自2004年以来，石墨烯凭借优异的电学性能、热学性能、机械性能、高的比表面积以及潜在的低生产成本，引起了世界范围的广泛关注，有望在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景。氧化石墨是石墨的氧化产物，在热、力、超声等作用下会发生层-层剥离，得到氧化石墨烯。氧化石墨烯(graphene oxide, GO)也是一种二维的纳米碳材料，与石墨烯具有相似的结构，所不同的是其表面含有丰富的含氧基团，如羟基、羧基、羰基、环氧基等官能团,大大增强了它与聚合物的相容性(Kim H.，et al.，Macromolecules,2010， 43, 6515)。`氧化石墨烯片层边缘的羧基基团作为有机酸，能够对苯并噁嗪树脂的固化反应起到催化作用，使苯并噁嗪树脂的固化温度降低、固化速率加快，从而改善树脂的加工性能。同时，氧化石墨烯表面的含氧基团易与苯并噁嗪树脂产生化学键和氢键作用，从而提高树脂的热学性能。因此，采用简单的制备工艺合成性能优异的氧化石墨烯/苯并噁嗪纳米复合热固性树脂，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备方法。且该方法制备工艺简单、原料易得，氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂保持或提高了苯并噁嗪树脂固化无收缩，良好的耐热性、耐湿性、机械性能和电气性能，并具有降低的固化温度、较快的固化速率等改善的加工性能和较高的玻璃化转变温度等物理性能，使得其将在覆铜板、层压板、宇航器、摩擦材料、树脂传递模塑(RTM)等领域具有广泛的应用前旦ο为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是提供一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法，其制备步骤为 (1)以天然鳞片石墨为原料，通过改进的Hmnmers方法制得氧化石墨； (2)将氧化石墨分散于有机溶剂中，氧化石墨溶液经过超声处理后得到剥离的氧化石墨烯溶液； (3)将苯并噁嗪预聚体溶于有机溶剂中，并充分搅拌溶解，制得质量％浓度为1(Γ25苯并噁嗪预聚体溶液； (4)采用原位插层溶液聚合法，将步骤(2)得到剥离的氧化石墨烯溶液与步骤(3)制得的苯并11 惡嗪预聚体溶液共混，按实际混合质量％比，氧化石墨烯占O. 5^5. 00,苯并B,惡嗪预聚体占95 99. 5，混合溶液在8(Tl00°C下抽真空脱气I 2h，再于15(Tl90°C固化反应4 20h，制成氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂。上述方案中，所述的天然鳞片石墨原料的粒径为2(Γ50 μ m。上述方案中，所述的改进的Hummers方法制得氧化石墨，是将天然鳞片石墨加入浓硫酸中，搅拌、加入硝酸钠和高锰酸钾；具体为按质量％比，天然鳞片石墨占疒3，硝酸钠占f 2，高锰酸钾占5 7，浓度为95°/Γ98%的浓硫酸占88、2 ;控制浓硫酸温度_5 4°C，反应6(Tl20min ;升温至32 40°C，反应3(T60min ;再于7(TlO(TC反应3(T60min ;反应产物通过离心洗涤至无硫酸根离子后，于4(T8(TC烘干，制得氧化石墨。上述方案中，所述的氧化石墨溶液超声处理过程是将氧化石墨溶液在冰水浴中进行10 30 min超声处理，超声功率为400 800 W。上述方案中，所述的苯并噁嗪预聚体包括单官能度的单胺 和单酚型苯并噁嗪，双官能度的双酚A、双酚F和二胺型苯并噁嗪，多官能度苯并噁嗪，双酚主链和二胺型主链苯并噁嗪以及萘系苯并噁嗪，所述的苯并噁嗪预聚体在使用前不需要纯化。上述方案中，步骤(2)和步骤(3)所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯。本专利技术的氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备有益效果是 (I)本专利技术采用天然鳞片石墨为原料，通过改进的Hmnmers方法氧化得到氧化石墨,将氧化石墨分散于有机溶剂中经过超声处理得到有效剥离的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯表面含有大量的含氧基团，如羟基、羧基、羰基及环氧基，能大大改善了其与高分子树脂的相容性，能很好地实现了其在苯并噁嗪高分子基体中的均匀且稳定地分散。(2)本专利技术采用原位插层溶液聚合法，利用氧化石墨烯表面丰富的活泼含氧基团与高分子树脂网络形成一定的物理与化学相互作用，构筑新型高分子复合树脂网络结构，制备出氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂。(3)本专利技术采用单因素研究法通过系列研究调节氧化石墨与苯并噁嗪树脂预聚体的质量比例，制备出了性能优异的氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂，为改性的纳米复合热固性树脂，保持或提高了苯并噁嗪树脂固化无收缩，良好的耐热性、耐湿性、机械性能和电气性能，并具有较低的固化温度、较快的固化速率、改善的加工性能和较高的玻璃化转变温度等物理性能，使得其在覆铜板、层压板、宇航器、摩擦材料、树脂传递模塑(RTM)等领域具有极大的应用前景。附图说明图1为氧化石墨烯质量％比为0. 5、1、3的氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂及纯苯并噁嗪树脂的DSC固化曲线。图2为氧化石墨烯质量％比为0. 5、1、3的氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂及纯苯并噁嗪树脂的DMA谱图。具体实施例方式以下结合具体的实施例对本专利技术的制备方法作进ー步说明。实施例1 :本专利技术提供的ー种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法，其步骤是(I)以粒径48 ii m的天然鳞片石墨为原料,通过改进的Hmnmers方法制得氧化石墨，是将天然鳞片石墨加入浓硫酸中，搅拌、加入硝酸钠和高锰酸钾；具体为按质量％比，天然鱗片石墨占2 %，硝酸钠占I %，高锰酸钾占7 %，浓度为98%的浓硫酸占90% ;控制浓硫酸温度4°C，反应60min ;升温至32°C，反应30min ;再于100°C反应30min ；反应产物通过离心洗涤至无硫酸根离子后，于40°C烘干，制得氧化石墨。(2)将氧化石墨分散于こ醇溶剂中，溶液经过功率500W超声处理20min，得到有效剥离的氧化石墨烯溶液。(3)将双酚A型苯并噁嗪预聚体溶于こ醇溶剂中，并充分搅拌溶解，得到质量％浓度为10%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法，其特征在于，其制备步骤为：（1）以天然鳞片石墨为原料，通过改进的Hummers方法制得氧化石墨；（2）将氧化石墨分散于有机溶剂中，氧化石墨溶液经过超声处理后得到剥离的氧化石墨烯溶液；?（3）将苯并噁嗪预聚体溶于有机溶剂中，并充分搅拌溶解，制得质量％浓度为10~25苯并噁嗪预聚体溶液；?（4）采用原位插层溶液聚合法，将步骤（2）得到剥离的氧化石墨烯溶液与步骤（3）制得的苯并噁嗪预聚体溶液共混，按实际混合质量%比，氧化石墨烯占0.5~5.00，苯并噁嗪预聚体占95~99.5，混合溶液在80~100℃下抽真空脱气1~2h，再于150~190℃固化反应4~20h，制成氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂。
【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法，其特征在于，其制备步骤为 (1)以天然鳞片石墨为原料，通过改进的Hmnmers方法制得氧化石墨； (2)将氧化石墨分散于有机溶剂中，氧化石墨溶液经过超声处理后得到剥离的氧化石墨烯溶液； (3)将苯并噁嗪预聚体溶于有机溶剂中，并充分搅拌溶解，制得质量％浓度为1(T25苯并噁嗪预聚体溶液； (4)采用原位插层溶液聚合法，将步骤(2)得到剥离的氧化石墨烯溶液与步骤(3)制得的苯并11 惡嗪预聚体溶液共混，按实际混合质量°/。比，氧化石墨烯占0. 5^5. 00,苯并B,惡嗪预聚体占95 99. 5，混合溶液在8(Tl00°C下抽真空脱气I 2h，再于15(Tl90°C固化反应4 20h，制成氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂。2.如权利要求1所述的氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法，其特征在于所述的天然鳞片石墨原料的粒径为2(r50i!m。3.如权利要求1所述的氧化石墨烯苯并噁嗪纳米复合树脂的原位插层溶液制备的方法，其特征在于所述的改进的Hmnmers方法制得氧化石墨,是将天然鳞片石墨加入浓硫酸中，搅...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾鸣，卢立媛，王静，李然然，刘建新，顾宜，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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