[发明专利]一种提高氧化石墨烯与聚碳酸酯材料相容性的改性方法

说明书

本发明公开了一种提高氧化石墨烯与聚碳酸酯材料相容性的改性方法，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；（2）在第一悬浊液中加入改性剂，加热反应完成后，得到第二悬浊液；（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；（4）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯；通过添加改性剂，对氧化石墨烯进行针对性改性处理，使氧化石墨烯上接枝更多与聚碳酸酯相容性更好的基团，从而显著提高氧化石墨烯与聚碳酸酯之间的相容性，适合氧化石墨烯在聚碳酸酯中大量添加使用。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种提高氧化石墨烯与聚碳酸酯材料相容性的改性方法。

背景技术

氧化石墨烯是石墨烯的氧化材料，具有和石墨烯相似的平面结构，由于表面含有大量的活性基团，如羟基(-OH)、环氧基[-C(O)C-]、羰基(-C＝O)、羧基(-COOH)、酯基(-COO-)等，所以氧化石墨烯与大多数材料都具有较好的相容性，且其具有与石墨烯相似的性能，能显著改善多种材料的各项性能，是目前最好的通用复合改性材料之一，在复合材料领域得到广泛使用。聚碳酸酯材料属于现今使用最为广泛的高分子材料之一，也是运用氧化石墨烯材料进行改性较多的材料之一。经研究发现，现有的氧化石墨烯材料虽然已能显著增加聚碳酸酯的多种性能，但由于氧化石墨烯分子上活性基团种类单一，与聚碳酸酯材料的相容性较差，不利于氧化石墨烯材料在聚碳酸酯复合材料中的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有氧化石墨烯与聚碳酸酯材料相容性较差的缺陷，提供一种提高氧化石墨烯与聚碳酸酯材料相容性的改性方法；本发明通过添加改性剂，对氧化石墨烯进行针对性改性处理，使氧化石墨烯上接枝更多与聚碳酸酯相容性更好的基团，从而显著提高氧化石墨烯与聚碳酸酯之间的相容性，适合氧化石墨烯在聚碳酸酯中大量添加使用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种提高氧化石墨烯与聚碳酸酯材料相容性的改性方法，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯分散在50%的乙醇水溶液，得到第一悬浊液；

（2）在第一悬浊液中加入改性剂，加热反应完成后，得到第二悬浊液；

（3）将第二悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；

（4）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。

其中，步骤（1）中，50%的乙醇水溶液与氧化石墨烯的质量体积比（ml︰g）为25-50︰1；更优选的，所述的50%的乙醇水溶液与氧化石墨烯的质量体积比（ml︰g）为35︰1；通过优选，氧化石墨烯分散更均匀，改性效果更好。

优选的，步骤（1）中可以采用超声波来辅助分散，能加快氧化石墨烯的分散速度，使分散更均匀，改性处理效果更好。

其中，步骤（2）中，所述的改性剂为羰基二咪唑、苯酚和碳酸氢钠的混合物；所述改性剂能与氧化石墨烯上的活性基团键接，从而显著改性氧化石墨烯与聚碳酸酯材料的相容性；优选的，所述改性剂中羰基二咪唑、苯酚和碳酸氢钠的质量比为3-5︰2-4︰2；最优选的，所述改性剂中羰基二咪唑、苯酚和碳酸氢钠的质量比为4︰3︰2；优选的改性剂配比，改性后的氧化石墨烯与聚碳酸酯的相容性最好。

优选的，所述改性剂与氧化石墨烯的质量之比为0.1-0.3︰1；最优选的，所述改性剂与氧化石墨烯的质量之比为0.2︰1；优选的质量比，改性后的氧化石墨烯与聚碳酸酯的相容性最好。

其中，优选的，步骤（2）中加热反应的温度为65-80℃；在优选温度范围内，改性效果最好，得到的氧化石墨烯与聚碳酸酯的相容性最好。

其中，步骤（3）中，离心的速度为2000-3500r/min，该离心速度下，分离效果最好。

其中，步骤（4）中，干燥的温度为40-50℃，该温度条件下，干燥速度快，耗能低。