[发明专利]一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料，其特征在于：该改性石墨烯/环氧树脂复合材料为两相结构，主体为环氧树脂基体，增强相为黑色的改性石墨烯，改性石墨烯均匀分散于环氧树脂基体中，该改性石墨烯在改性石墨烯/环氧树脂复合材料中的含量为0.1～1wt％。

2.根据权利要求1所述的一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的改性石墨烯/环氧树脂复合材料的冲击强度为2～4KJ/m²。

3.根据权利要求1所述的一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的改性石墨烯/环氧树脂复合材料为黑色固体。

4.根据权利要求1所述的一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的改性石墨烯在四氢呋喃溶剂中存在厚度为1～4nm，颗粒尺寸0.2～0.4μm。

5.根据权利要求1所述的一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的环氧树脂为环氧862。

6.一种改性的石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：

步骤一：氧化石墨的制备：

(1)取石墨粉、KNO₃固体和浓硫酸进行混合，混合比例为每1.5g石墨粉中加入1.5～2gKNO₃和65～69ml浓硫酸，将得到的混合物水浴加热至35～40℃时添加KMnO₄固体，添加比例为每1.5g石墨粉加入8.0～9.5g的KMnO₄，磁力搅拌反应6h以上，向混合物中缓慢加入去离子水100～200ml，并将水浴温度调整至60℃～70℃，反应25～40min后，再向其中加入去离子水200～400ml，继续反应4～5min后，向混合物液体中滴加浓度为20～50wt％的H₂O₂水溶液，至混合液体变为亮黄色；

(2)将变为亮黄色的混合液体用去离子水洗涤至中性，置于气体压力为0.1～0.05MPa、80～120℃的真空条件下烘干，得到氧化石墨固体；

步骤二：氧化石墨烯的制备：

将氧化石墨固体装入圆底烧瓶，按照每0.08g氧化石墨固体加入100～200ml的比例加入四氢呋喃溶剂，再使用超声清洗仪超声清洗1～2h后，得到氧化石墨烯的悬浮液；

步骤三：改性石墨烯/环氧树脂复合材料的制备：

按照每0.08g氧化石墨固体中需加入0.0005～0.001mol的2，4-甲苯二异氰酸酯的比例，将2，4-甲苯二异氰酸酯加入到氧化石墨烯的悬浮液中，磁力搅拌、水浴加热至75～85℃条件下反应12h以上，得到改性石墨烯，然后加入胺类固化剂，胺类固化剂添加量按照公式：胺质量/100g环氧树脂＝胺中活泼氢当量×环氧值计算，继续在磁力搅拌条件下于75～85℃条件下反应12h以上，然后照改性石墨烯在复合材料中添加量为0.1～1wt％的比例添加环氧树脂，搅拌均匀后于70℃以上、环氧树脂固化温度以下，气体压力为0.05～0.1Mpa的真空条件下减压蒸馏，将四氢呋喃从液体体系中除去，直到无液体蒸出为止，将得到的混合液体中含有的气泡抽出，恢复常压后，将混合液体注入准备好的模具中，升温到环氧树脂的固化温度进行固化，固化时间为2h以上，真空压力为0.05～0.1MPa，固化完全后冷却至室温，脱模，得到满足要求的改性石墨烯/环氧树脂复合材料。

7.根据权利要求6所述的一种改性的石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤一(1)中的浓硫酸的浓度为75wt％～98.3wt％。