一種超高電導(dǎo)率石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超高電導(dǎo)率石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備方法。該方法包括如下步驟：（1）首先將膨脹石墨進行輕微氧化得到膨脹的石墨插層化合物（EGIC）；（2）用硅烷偶聯(lián)劑對EGIC進行修飾得到修飾后的mEGIC；（3）將mEGIC和甲基丙烯酸甲酯、過氧化二苯甲酰加入到1?甲基?2?吡咯烷酮溶劑中，先在常溫下攪拌一段時間，然后再升至反應(yīng)溫度進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物倒入甲醇中進行離心、洗滌和真空干燥，得到石墨烯改性的聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合物。本發(fā)明中，當mEGIC含量達到10 wt%，復(fù)合物的玻璃化溫度比純聚甲基丙烯酸甲酯可提高18℃，彈性儲能模量提高約300%，電導(dǎo)率可達到1700 S/m以上。
【專利說明】
一種超高電導(dǎo)率石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種簡單的石墨烯/聚合物復(fù)合物的制備方法，具體是一種硅烷化輕度氧化的石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合物的制備方法，屬于納米復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是一種只有單原子厚度的二維碳納米材料。因其具有的獨特性質(zhì)諸如很大的比表面積(2630 m2g—1)，很高的楊氏模量(?ITPa)，超高的熱傳導(dǎo)率(5100 Wm—1IT1)以及優(yōu)良的電性能等受到許多研究者的青睞。石墨烯憑借其優(yōu)良的綜合性能使得其在電子器件、聚合物復(fù)合物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。尤其是在聚合物復(fù)合材料領(lǐng)域，石墨烯目前已成為最熱門的高性能材料之一。
[0003]然而，若要實現(xiàn)石墨烯對聚合物綜合性能的改善、制得性能優(yōu)異的石墨烯-聚合物復(fù)合材料，核心的關(guān)鍵問題在于解決石墨烯在聚合物基體中的分散以及石墨烯與聚合物之間的界面相互作用。在過去許多研究中，人們通常需要首先制備石墨烯，然后再對石墨烯進行各種改性，最后再與聚合物進行復(fù)合。這種制備方法流程長，操作復(fù)雜，并且隨著石墨烯含量的增加，復(fù)合材料材料中的分散效果顯著惡化，這為其實際的規(guī)模化應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。
[0004]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一種廣泛應(yīng)用的一類高分子材料，具有極好的透明性、突出的耐老化性以及期望的機械強度，并且價格相對低廉。在已有的一些工作中，人們用已經(jīng)嘗試用石墨烯來改進聚甲基丙烯酸甲酯的力學和電學性能。然而，雖然改性后的PMMA復(fù)合材料的許多性能顯示出改進趨勢，但大多方法工藝流程長、操作復(fù)雜，無法滿足工業(yè)應(yīng)用的實際需要。本發(fā)明提出一種簡單、有效的制備石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合物的新方法，該方法無須事先制備石墨烯，而是直接采用硅烷偶鏈劑修飾輕度氧化的膨脹石墨，并將之與MMA直接進行原位聚合，復(fù)合材料中的膨脹石墨可以在隨后的擠出或混合過程中得到剝離、并實現(xiàn)均勻分散，極大地簡化了復(fù)合材料的制備工藝流程，也使其得以真正實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。在聚合過程中，由于膨脹石墨表面存在硅烷偶聯(lián)劑分子，因而MMA可以滲透進入EGIC層間發(fā)生層間聚合反應(yīng)，并通過MMA在EGIC層間的聚合反應(yīng)自發(fā)將EGIC剝離成石墨烯，而且，石墨烯的剝離還會在后續(xù)擠出和混合過程中進一步得到強化和均勻化，因而從根本上解決了石墨烯在PMMA中的分散和加工等問題。此外，由于部分PMMA分子鏈會在聚合過程中接枝到mEGIC上，強化了石墨稀與PMMA的界面相互作用，也使得制備的PMMA復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的力學和電學性質(zhì)。該方法制備PMMA-石墨烯復(fù)合材料的工藝流程短、操作簡便，具有良好的實際應(yīng)用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠顯著改善PMMA綜合性能的一種硅烷化低氧化程度石墨改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合物的制備方法。
[0006]本發(fā)明是采用硅烷化的低氧化程度膨脹石墨(mEGIC)通過原位聚合方法改善PMMA的性能。當mEGIC含量達到10 wt%，復(fù)合材料的玻璃化溫度相比純PMMA提高了 18°C，彈性儲能模量提高約300%，電導(dǎo)率達到驚人的1719 S/m，是目前電導(dǎo)率最高的聚合物復(fù)合物之一。
[0007]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種硅烷化低氧化程度石墨改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合物的制備方法，具體步驟如下:
(1)將I?3g膨脹石墨用200?600 mL濃硫酸和I?3 g強氧化劑進行輕微氧化；
(2)將輕微氧化的膨脹石墨(EGIC)加入到50?150mL去離子水和100?300 mL乙醇的混合溶液中在60?70°C下攪拌均勻，得到EGIC的混合溶液;將2.5-7.5 mL硅烷偶聯(lián)劑在pH=4?5的40?120 mL的水溶液中攪拌水解;將徹底水解后的硅烷偶聯(lián)劑溶液倒入上述EGIC的混合溶液中，在60?70°C反應(yīng)2小時，最后將產(chǎn)物用甲醇和水洗滌抽濾得到mEGIC。
[0008](3)將mEGIC、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和過氧化二苯甲酰(BPO)加入到NMP溶劑中，于常溫下攪拌一段時間后，升溫到70?90°C反應(yīng)7?12小時，將產(chǎn)物倒入甲醇中經(jīng)過離心、洗滌和真空干燥，得到改性的PMMA復(fù)合材料。其中:甲基丙烯酸甲酯(MMA)和過氧化二苯甲酰(BPO)的質(zhì)量比為100~300: I。
[0009]本發(fā)明中，步驟(I)中所述膨脹石墨為熱膨脹石墨或化學膨脹石墨。
[0010]本發(fā)明中，步驟(I)中所用氧化劑為高錳酸鉀、重鉻酸鉀、濃硫酸/濃硝酸混合物(體積比1-5:1)、高鐵酸鉀，氧化劑與原料膨脹石墨質(zhì)量比為1-5: I。
[0011]本發(fā)明中，步驟(2)中所用硅烷偶聯(lián)劑為3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷等含有雙鍵的娃燒偶聯(lián)劑中任一種。
[0012]本發(fā)明中，步驟(2)中所用硅烷偶聯(lián)劑溶液的濃度為0.02?0.2g/mL。
[0013]本發(fā)明中，步驟(3)中常溫下攪拌一段時間是指在常溫下攪拌0.1?10小時。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明直接將硅烷偶聯(lián)劑修飾后的輕微氧化的膨脹石墨(mEGIC)與MMA進行原位聚合就能得到性能優(yōu)異的聚合物復(fù)合材料。當mEGIC含量達到1?七%時，復(fù)合材料的玻璃化溫度比純PMMA提高18°C，彈性儲能模量提高約300%，電導(dǎo)率可達1700 S/m以上，是目前電導(dǎo)率最高的聚合物復(fù)合材料之一。此方法無須首先制備石墨烯，制備流程短、操作簡單，具有良好的工業(yè)應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0015]圖1為輕微氧化的膨脹石墨(EGIC)和經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾后的膨脹石墨mEGIC的熱失重(TGA)曲線。
[0016]圖2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別為含有1、4、10wt% mEGIC的PMMA復(fù)合材料和含有1、4、10 wt% EGIC的PMMA復(fù)合材料的超薄切片透射電鏡圖。
[0017]圖3(a)、(b)分別為含有1、4、10 wt% mEGIC的PMMA復(fù)合材料和含有1、4、10 wt%EGIC的PMMA復(fù)合材料的動態(tài)熱機械分析(DMA)曲線。
【具體實施方式】
[0018]以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。應(yīng)當理解，這些實例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神和保護范圍的情況下做出的其它的變化和修改，仍包括在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
[0019]實施例1
將2 g膨脹石墨、350 mL濃硫酸、2g高錳酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到低氧化程度的膨脹石墨(EGIC)。
[0020]取上述EGIC的一半加入到含有50 mL去離子水和100 mL乙醇的混合溶劑的三口燒瓶中，在62°C下攪拌。然后將2.5 mL硅烷偶聯(lián)劑MPS加入到pH=4的40 mL去離子水中攪拌水解，待MPS水解完后，加入到上述EGIC的混合溶液中在62 °C下繼續(xù)反應(yīng)2 h。產(chǎn)物用100 mL和200 mL去離子水洗滌后抽濾，得到改性后的mEGIC
將0.5 g上述mEGIC、30 g ΜΜΑ、0.15 g BPO加入到含有 100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護下攪拌I h。然后，升溫至80°C反應(yīng)7 h后結(jié)束。將反應(yīng)后產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物硅烷化石墨烯改性的PMMA復(fù)合材料，其中，石墨烯在復(fù)合材料中的含量為I wt%。
[0021]圖1是EGIC和mEGIC的熱失重曲線，可以看到由于MPS接枝到EGIC的含氧官能團中使得mEGIC起始分解溫度提高30 °C左右。圖2經(jīng)過mEGIC改性后復(fù)合材料的超薄切邊透射電鏡圖，可以看出石墨烯在復(fù)合物中分散良好。圖3a為各組mEGIC改性復(fù)合材料的DMA圖，可以看到當mEGIC含量為I ?1%時，復(fù)合材料的儲能模量增大26%。
[0022]實施例2
將2 g膨脹石墨、350 mL濃硫酸、2 g重鉻酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到輕度氧化的膨脹石墨(EGIC)。
[0023]取上述EGIC的一半加入到含有50 mL去離子水和100 mL乙醇的混合溶劑的三口燒瓶中，在62°C下攪拌。然后將2.5 mL硅烷偶聯(lián)劑(乙烯基三甲氧基硅烷)加入到pH=4的40mL去離子水中攪拌水解，待硅烷偶聯(lián)劑水解完后，加入到上述EGIC的混合溶液中在62°C下繼續(xù)反應(yīng)2 h。產(chǎn)物用100 mL和200 mL去離子水洗滌后抽濾，得到改性后的mEGIC
將0.5 g上述mEGIC、30 g ΜΜΑ、0.15 g BPO加入到含有 100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，先在常溫下，氮氣保護中攪拌4 h。然后，升溫至80°C反應(yīng)12 h后結(jié)束。將反應(yīng)后產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物硅烷化石墨稀改性的PMMA復(fù)合材料，其中，石墨稀在復(fù)合材料中的含量為I wt9L
[0024]本實施例所制得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能與實施例1相當。
[0025]實施例3
I)將Ig膨脹石墨、200 mL濃硫酸、I g高錳酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到輕微氧化的膨脹石墨(EGIC)。
[0026]2)將上述EGIC加入含有50 mL去離子水和100 mL乙醇的混合溶劑的三口燒瓶中，在62°C下攪拌。然后將3 mL硅烷偶聯(lián)劑(乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷)加入到pH=5的50mL去離子水中攪拌水解，待硅烷偶聯(lián)劑水解完后加入到上述EGIC的混合溶液中在62°C下繼續(xù)反應(yīng)2 h。產(chǎn)物用100 mL和200 mL去離子水洗滌后，抽濾得到改性后的mEGIC
3)將Ig上述mEGIC、30 g ΜΜΑ、0.15 g BPO加入含有100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護中攪拌5 h。然后，升溫至80°C反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)。接著，將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物硅烷化石墨烯改性PMMA復(fù)合材料。石墨烯在復(fù)合材料中的含量為4 wt%0
[0027]本實施例mEGIC與EGIC的熱失重曲線也為圖1所示。復(fù)合材料的透射電鏡結(jié)果如圖2所示，可以看出石墨烯在復(fù)合物中具有良好的分散性。復(fù)合材料的DMA結(jié)果如圖3所示，可以看到復(fù)合材料儲能模量增加約100%。
[0028]實施例4
I)將Ig膨脹石墨、200 mL濃硫酸、I g高鐵酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到輕微氧化的膨脹石墨(EGIC)。
[0029]2)將上述EGIC加入含有50 mL去離子水和100 mL乙醇的混合溶劑的三口燒瓶中，在62°C下攪拌。然后將3 mL硅烷偶聯(lián)劑(乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷)加入到pH=5的50mL去離子水中攪拌水解，待硅烷偶聯(lián)劑水解完后加入到上述EGIC的混合溶液中在62°C下繼續(xù)反應(yīng)2 h。產(chǎn)物用100 mL和200 mL去離子水洗滌后，抽濾得到改性后的mEGIC
3)將Ig上述mEGIC、30 g ΜΜΑ、0.15 g BPO加入含有100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護中攪拌0.1 h。然后，升溫至800C反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)。接著，將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物硅烷化石墨烯改性PMMA復(fù)合材料。石墨烯在復(fù)合材料中的含量為4 wt%0
[0030]本實施例所制得復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)性能與實施例3相當。
[0031]實施例5
I)將2g膨脹石墨、350 mL濃硫酸、2g高錳酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到低氧化程度的膨脹石墨(EGIC)。
[0032]2)將上述EGIC加入到含有50 mL去離子水和100 mL乙醇的混合溶劑的三口燒瓶中，在62°C下攪拌。然后將16 mL硅烷偶聯(lián)劑(乙烯基三甲氧基硅烷)加入到pH=5的80 mL去離子水中攪拌水解，待硅烷偶聯(lián)劑水解完后加入到上述EGIC的混合溶液中在62°C下繼續(xù)反應(yīng)2 h。產(chǎn)物用100 mL和200 mL去離子水洗滌后，抽濾得到改性后的mEGIC
3)將 1.5g上述mEGIC、30 g MMA、0.15 g BPO加入含有 100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護下攪拌10 h，然后升溫至80°C反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)。接著，將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物硅烷化石墨烯改性的PMMA復(fù)合材料。石墨烯在復(fù)合材料中的含量為10 wt%0
[0033]本實施例mEGIC與EGIC的熱失重曲線如圖1所示。復(fù)合材料的透射電鏡結(jié)果如圖2所示，可以看出石墨烯在復(fù)合物中稍有聚集。復(fù)合材料的DMA結(jié)果如圖3所示，其儲能模量增加約300%。
[0034]實施例6
I)將2g膨脹石墨、300 mL濃硫酸、50 mL濃硝酸混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在55°C下反應(yīng)I小時，得到低氧化程度的膨脹石墨(EGIC)。
[0035]2)將上述EGIC加入到含有50 mL去離子水和100 mL乙醇的混合溶劑的三口燒瓶中，在62°C下攪拌。然后將5 mL硅烷偶聯(lián)劑(乙烯基三乙氧基硅烷)加入到pH=5的80 mL去離子水中攪拌水解，待硅烷偶聯(lián)劑水解完后加入到上述EGIC的混合溶液中在62°C下繼續(xù)反應(yīng)2 h。產(chǎn)物用100 mL和200 mL去離子水洗滌后，抽濾得到改性后的mEGIC
3)將 1.5g上述mEGIC、30 g MMA、0.15 g BPO加入含有 100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護下攪拌6 h，然后升溫至80 V反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)。接著，將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物硅烷化石墨烯改性的PMMA復(fù)合材料。石墨烯在復(fù)合材料中的含量為1 wt%0
[0036]本實施例所制得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能與實施例5相當。
[0037]對比例I
將2 g膨脹石墨、350 mL濃硫酸、2g高錳酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到低氧化程度的膨脹石墨(EGIC)。
[0038]將0.5 g上述未經(jīng)修飾的EGIC、30 g MMA、0.15 g BPO加入到含有100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護下攪拌4 h，然后升溫至80°C反應(yīng)7 h后結(jié)束反應(yīng)。隨后將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后，將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為石墨烯改性的PMMA復(fù)合材料，其中，石墨烯的含量為I wt%。
[0039]本實施例mEGIC與EGIC的熱失重曲線也如圖1所示。復(fù)合材料的透射電子顯微鏡結(jié)果如圖2所示，可以看出石墨烯在復(fù)合物中的分散明顯不如mEGIC改性后的復(fù)合材料。這是因為未經(jīng)修飾的EGIC不利于MMA進入EGIC層間反應(yīng)，因而無法很好地實現(xiàn)石墨烯的剝離。復(fù)合材料的DMA結(jié)果如圖3所示，可以看到復(fù)合物儲能模量未發(fā)生明顯改變。
[0040]對比例2
I)將I g膨脹石墨、200 mL濃硫酸、I g高錳酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到輕度氧化的膨脹石墨(EGIC)。
[0041 ] 2)將Ig上述未經(jīng)修飾的EGIC、30 g MMA、0.15 g BPO加入含有100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護下攪拌5 h，然后升溫至80°C反應(yīng)7 h后結(jié)束反應(yīng)。隨后，將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物石墨稀改性的PMMA復(fù)合材料，其中，石墨稀的含量為4 wt9L
[0042]本實施例mEGIC與EGIC的熱失重曲線如圖1所示。PMMA復(fù)合材料的透射電子顯微鏡結(jié)果如圖2所示，可以看出石墨烯在復(fù)合物中的分散明顯不如mEGIC改性后的復(fù)合材料。這是因為未經(jīng)修飾的EGIC不利于MMA進入EGIC層間反應(yīng)，因而無法實現(xiàn)對EGIC的充分剝離。PMMA復(fù)合材料的DMA數(shù)據(jù)如圖3所示，可以看到復(fù)合物儲能模量增加約58%。
[0043]對比例3
I)將2 g膨脹石墨、350 mL濃硫酸、2 g高錳酸鉀混合后加入到500 mL三口燒瓶中，在35°C下反應(yīng)I小時，得到輕度氧化的膨脹石墨(EGIC)。
[0044]2)將1.5 g上述未經(jīng)修飾的EGIC、30 g ΜΜΑ、0.15 g BPO加入含有100 mL NMP溶劑的500 mL三口燒瓶中，在常溫和氮氣保護下攪拌6 h，然后升溫至80°C反應(yīng)7 h后結(jié)束反應(yīng)。隨后，將產(chǎn)物倒入500 mL甲醇中，有黑色固體顆粒產(chǎn)生。離心分離，留取下層沉淀，用乙醇和水洗滌多次后將產(chǎn)物于80°C鼓風烘箱中干燥24小時，得到黑色粉末狀固體，即為目標產(chǎn)物石墨烯改性的PMMA復(fù)合材料，其中，石墨烯的含量為10 wt0L.
[0045]本實施例mEGIC與EGIC的熱失重曲線如圖1所示。PMMA復(fù)合材料的透射電子顯微鏡結(jié)果如圖2所示，可以看出石墨烯在復(fù)合材料中的分散明顯不如mEGIC改性后的復(fù)合材料。這是因為未經(jīng)修飾的EGIC不利于MMA進入EGIC層間反應(yīng)，因而不能對EGIC的產(chǎn)生充分剝離效果。PMMA復(fù)合材料的DMA數(shù)據(jù)如圖3所示，可以看到復(fù)合物儲能模量增加108%。
【主權(quán)項】
1.一種超高電導(dǎo)率石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)將I?3g膨脹石墨用200?600 mL濃硫酸和氧化劑輕微氧化； (2)將輕微氧化后的膨脹石墨(EGIC)加入到50?150mL去離子水和100?300 mL乙醇組成的混合溶液中，在60?70°C下攪拌均勻，得到EGIC的混合溶液;將2.5-7.5 mL的硅烷偶聯(lián)劑在pH=4?5的40?120 mL的水溶液中攪拌水解，然后將徹底水解后的硅烷偶聯(lián)劑溶液倒入所述EGIC的混合溶液中在60?70 °C下繼續(xù)反應(yīng)2小時，將產(chǎn)物用甲醇和水洗滌抽濾，得到硅氧烷改性的膨脹石墨(mEGIC); (3)將步驟(2)得到的mEGIC、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和過氧化二苯甲酰(BPO)加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中，并于常溫下攪拌一段時間，升溫到70?90°C后反應(yīng)7?12小時，將產(chǎn)物倒入到甲醇中進行離心、洗滌和真空干燥處理，得到改性的PMMA復(fù)合物;在所得PMMA復(fù)合物中，mEGIC占整個PMMA復(fù)合物的質(zhì)量分數(shù)為1%?10%，甲基丙烯酸甲酯和過氧化二苯甲酰質(zhì)量比為100~300:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中所述膨脹石墨為熱膨脹石墨或化學膨脹石墨。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中所用氧化劑為高錳酸鉀、重鉻酸鉀、體積比為1:1的濃硫酸/濃硝酸混合物或高鐵酸鉀中任一種，氧化劑與原料膨脹石墨質(zhì)量比為(1-5):1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所用硅烷偶聯(lián)劑為3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中任一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所用硅烷偶聯(lián)劑溶液的濃度為0.02 ~0.2 g/mLo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中常溫下攪拌一段時間為在常溫下攪拌0.5?6小時。
【文檔編號】C08K9/06GK105820276SQ201610261079
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】盧紅斌, 王鵬
【申請人】復(fù)旦大學