[发明专利]强碱性复合树脂材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种强碱性复合树脂材料及其制备方法，主要解决现有技术存在强碱性复合树脂中纳米材料分散不均，树脂耐热性能差，抗溶胀性能差的问题。本发明通过采用以重量百分比计包括以下组份：a）75～90%的聚合单体；b）5～15%的共聚单体；c）0.1～5%的功能化石墨烯；d）0.1～10%的引发剂的技术方案较好地解决了该问题，可用于强碱性复合离子交换树脂材料的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种强碱性复合树脂材料及其制备方法。

背景技术

强碱性阴离子交换树脂可用于水处理、物质的净化、浓缩、分离、物质离子组成的转变、物质的脱色以及催化剂等方面。国内外研制强碱性阴离子交换树脂的技术已有一定进展。文献SU675056公开了在氯甲基聚苯乙烯树脂中引入2%的2-巯基苯并咪唑，然后再与三甲胺反应制备强碱阴离子交换树脂。文献JP01-75041公开了具有三环结构的三乙基二胺型强碱阴离子交换剂。文献JP07-24334公开了用作气体吸附剂的耐高温阴离子交换剂，其特征是聚苯乙烯树脂苯环与季铵基团间的亚甲基α-C上无氢。文献JP2002-212226公开了在苯环和季铵氮原子间含长链烃基苄醚烃基的聚苯乙烯强碱阴离子交换树脂。

目前工业上强碱性阴离子交换树脂的制备是先采用悬浮聚合的方法合成共聚物，在进一步氯甲基化反应获得氯甲基树脂的基础上，通过胺化反应转型制得。现有技术制备的强碱性离子交换树脂在使用过程中往往存在着易发生热分解，易发生不可逆溶胀等问题，这也在一定程度上限制了强碱阴离子交换树脂的应用范围。

石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料，具有良好的力学、光学、电学和热学性能。与碳纳米管相比，石墨烯的主要性能指标均与之相当甚至更好，并且避免了碳纳米管研究与应用中难以逾越的手性控制和催化剂杂质等难题。利用石墨烯的高强度、高导电率、强度大、可柔韧弯曲等独特性质，对聚合物材料进行改性，可以制备得到高性能的聚合物基纳米复合材料。

Zhang等人采用氧化石墨烯片和聚苯胺单体进行原位聚合制备了石墨烯片/聚苯胺（GS/PANI）纳米纤维复合材料，这种复合材料在电流密度0.1A/g时的比电容可高达480F/g，且具备良好的循环稳定性（Kai Zhang,Li Li Zhang,X.S.Zhao,Jishan Wu,Chem.Mater.2010,22,1392-1401）。Brinson等系统研究了纳米碳材料-聚合物复合材料的性能，发现石墨烯/聚甲基丙烯酸中（FGS/PMMA）石墨烯的加入可以使聚甲基丙烯酸甲酯的强度、玻璃化转变温度和热分解温度大幅度提高，并且石墨烯的作用效果远远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨（Ramanathan T,Abdala A A,Stankovich S,Dikin D A,Herrera-Alonso M,Piner R D,Adamson D H,Schniepp H C,Chen X,Ruoff R S,Nguyen S T,AksayI A,Prud’Homme R K,Brinson L C,Nature Nanotechnology,2008,3,327）。

目前，聚合物纳米复合材料的合成设计的目的是以最简单、最捷径的技术获得纳米级颗粒均匀分散的复合材料。然而石墨烯/聚合物复合材料的研究中发现，因为石墨烯分子轻薄，并且分子之间存在范德华力，在聚合物基体中很容易聚集在一起，不易均匀分散，制备的复合材料中往往存在局部富集，界面之间结合强度不够的问题，失去了无机纳米材料本身的优良特性，大大限制了其在很多领域的应用。因此，改善石墨烯与聚合物基体相容性是当前石墨烯应用领域中的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的问题之一是现有技术存在强碱性复合树脂中纳米材料分散不均，树脂耐热性能差，抗溶胀性能差的问题，提供一种新的强碱性复合树脂材料，该树脂具有分散性好，成球均匀，耐热性能好，抗溶胀性能优良的特点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的强碱性复合树脂材料的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种强碱性复合树脂材料，以重量百分比计包括以下组份：