[发明专利]一种环氧基侧链液晶接枝氧化石墨烯的制备方法

摘要

本发明公开了一种环氧基侧链液晶接枝氧化石墨烯的制备方法。1）以丙烯酰氯、对羟基苯甲酸为原料，DMF为溶剂，吡啶作催化剂，制备含不饱和键的液晶单体；2）以含不饱和键的液晶单体、环氧丙醇为原料，吡啶作催化剂，制备含不饱和键的环氧基液晶单体；3）将氧化石墨加到DMF中，在超声波下形成氧化石墨烯混合液，再加入丙烯酰氯，得到功能化的氧化石墨烯；4）将含不饱和键的环氧基液晶单体溶于DMF中，制得液晶混合液，将液晶混合液加入到功能化氧化石墨烯混合液中，在AIBN催化下进行聚合反应，再沉淀、过滤、洗涤、干燥和研磨。本发明原料易得、工艺流程简单、重现性好及污染小，所得环氧树脂，其力学性能和热性能得到明显提高。

主权项

一种环氧基侧链液晶接枝氧化石墨烯的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将1.5~15 g对羟基苯甲酸和20~70 ml N,N‑二甲基甲酰胺置于250 ml三口烧瓶中，搅拌溶解；将2~15 ml吡啶加入其中，并将1.5~15 ml丙烯酰氯在冰浴条件下滴入上述溶液中，滴完后在20~70 ℃下搅拌反应15~30 小时；反应结束后，用水沉淀，过滤、洗涤、烘干；（2）将2~20 g步骤（1）烘干的产物置于250 ml三口烧瓶中，向其中加入5~25 ml二氯亚砜和2~10滴N,N‑二甲基甲酰胺，在N2保护下，常温搅拌反应4~12 小时，之后升温至30~75 ℃反应 2~10 小时；反应结束后，减压蒸馏除去过量的二氯亚砜后，加入10~30 ml N,N‑二甲基甲酰胺配成混合溶液备用；（3）将1.5~15 g对羟基苯甲酸和20~70 ml N,N‑二甲基甲酰胺置于250 ml三口烧瓶中，搅拌溶解；将步骤（2）配制的10~30 ml N,N‑二甲基甲酰胺混合溶液滴入三口烧瓶，再加入3~15 ml吡啶，在N2保护下，升温至20~70 ℃搅拌反应10~20 小时；反应结束后，用水沉淀、过滤、洗涤、重结晶、烘干，即得到淡黄色含不饱和键的4‑（4‑丙烯酰氧基）苯甲酰氧基苯甲酸酯液晶单体；（4）将3~30 g 步骤（3）制得的4‑（4‑丙烯酰氧基）苯甲酰氧基苯甲酸酯液晶单体置于250 ml三口烧瓶中，向其中加入5~25 ml 二氯亚砜和2~10滴N,N‑二甲基甲酰胺；在N2保护下，常温搅拌反应5~12 小时，之后升温至30~75 ℃反应2~10 小时；反应结束后，减压蒸馏除去过量的二氯亚砜后，再加入10~50 ml N,N‑二甲基甲酰胺配成混合溶液；（5）在步骤（4）所得混合溶液中加入0.8~8 ml环氧丙醇和5~15 ml吡啶，升温至20~70 ℃搅拌反应10~30 小时；反应结束后，用水沉淀、过滤、洗涤、烘干，即得到淡黄色的含不饱和键的4‑环氧丙基‑4′‑（4′‑丙烯酰氧基）苯甲酰氧基苯甲酸酯环氧基液晶单体；（6）在250 ml三口烧瓶中加入0.1~1 g氧化石墨和20~80 ml N,N‑二甲基甲酰胺，在超声波环境下超声30~120 分钟，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液；（7）在步骤（6）所得溶液中加入2~20 ml丙烯酰氯和5~15 ml吡啶，磁力搅拌下于20~70 ℃反应10~30 小时；反应结束后，离心分离、洗涤，即得到功能化的氧化石墨烯；（8）取0.1~1 g步骤（7）制得的功能化的氧化石墨烯和3~30 g步骤（5）制得的4‑环氧丙基‑4′‑（4′‑丙烯酰氧基）苯甲酰氧基苯甲酸酯环氧基液晶单体置于250 ml三口烧瓶中，向其中加入20~100 ml N,N‑二甲基甲酰胺和0.05~0.5 g偶氮二异丁腈，在N2保护下，升温至20~80 ℃搅拌反应10~30 小时；反应结束后，用水沉淀、过滤、洗涤、烘干得到灰黑色产物，即为环氧基侧链液晶接枝氧化石墨烯化合物；所述氧化石墨是以化学纯鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制得；所述对羟基苯甲酸为工业级；所述丙烯酰氯、二氯亚砜、环氧丙醇、吡啶和N,N‑二甲基甲酰胺均为分析纯。