[发明专利]一种石墨烯/热致液晶全芳族聚酯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料的制备方法，更具体地说一种石墨烯/热致液晶全芳族聚酯复合材料的制备方法。

背景技术

 石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的二维蜂窝状平面薄膜，具有高强度（130GPa）、高模量（1TPa）、高比表面积（2630m2/g）、高热导率（5000w/(m·K))、高电荷传输力（200000cm2/g）等诸多优异性能，在航天军工、电磁防护、太阳能电池、超级电容器、柔性显示屏、传感器、能量储存、吸附和催化等诸多领域具有潜在应用，由于具备上述性能，石墨烯在石墨烯复合材料领域具有广阔的应用前景，得到了国内外众多学者的广泛研究。

石墨烯掺杂将会赋予TLCP纤维优异的电学性能。由于石墨烯掺杂聚合物导电性的渗流阈值非常小，少量的石墨烯掺杂就能获得较高的电导率。因此，相比碳粉和金属颗粒的掺杂，石墨烯掺杂将使得TLCP纤维获得导电性的同时兼顾了力学性能。考虑到石墨烯和TLCP纤维的协同效应，获得的导电纤维力学性能甚至有可能优于单纯的TLCP纤维。

结合液晶全芳族聚酯优异的机械性能和耐候性，可以获得具有电磁防护功能的高性能TLCP纤维材料。为了有效地提升石墨烯掺杂的复合纤维的导电性，石墨烯在液晶全芳族聚酯基体中的均匀分散是关键科学问题。目前，对于石墨烯在各种聚合物基体中的分散已有许多研究报道，大量研究表明，石墨烯与大多数聚合物体系简单的混合将表现出较差的分散性。石墨烯的分散方法一般是将石墨烯采用共价或非共价键的方式进行修饰，获得具有较好分散性的功能化石墨烯，然后通过溶液或熔融共混等方式与树脂基体混合，实现石墨烯在树脂中的良好分散。然而，对于石墨烯在高熔点（~300℃）、难溶解全芳族聚酯中的分散，溶液共混方法很难实现。对于聚合物修饰或其他小分子修饰的石墨烯， 其热降解温度（耐温性）很难达到TLCP的熔点温度。因此，常规的熔融共混方法也很难实现石墨烯在TLCP树脂基体中的良好分散。

国内外对于石墨烯复合材料的研究，在现有的技术中，中国专利公开号CN102153877A，公开日2011.08.17，发明名称为“石墨烯复合材料及其制备方法”，该申请方案采用石墨烯和有机硅烷为反应物，所述有机硅烷发生水解后与石墨烯上的羟基发生脱水缩合反应，得到有机硅烷改性的石墨烯，制备的石墨烯复合材料具有良好的力学性能，但是石墨烯在复合材料中分散性不好。中国专利公开号CN101812194A，公开日2010.08.25，发明专利为“一种石墨烯基阻隔复合材料及其制备方法”，该申请案用偶联剂对氧化石墨烯的表面进行功能化修饰，使其表面接枝活性官能团，然后再将修饰后的氧化石墨烯还原成石墨烯，将经修饰的石墨烯采用机械分散的方法分散到聚烯烃溶液中，在引发剂的作用下交联键和，得到纳米复合材料，但是，该方法在制备石墨烯复合材料的过程中石墨烯很容易发生团聚，采用机械分散的方法很难将修饰的石墨烯均匀分散到聚烯烃基体中，从而使得制备的石墨烯复合材料的力学性能提高的不明显。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于克服了石墨烯与大多数聚合物简单混合将表现出较差分散性的问题，利用6-烃基-2-萘甲酸的萘环结构与氧化石墨烯的π-π相互作用，获得6-烃基-2-萘甲酸非共价键修饰的氧化石墨烯，然后将修饰后的氧化石墨烯加入到聚合反应体系中进行缩聚，氧化石墨烯在全芳族聚酯单体缩聚过程中热还原生成石墨烯，从而制备石墨烯/热致液晶全芳族聚酯复合材料，为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种石墨烯/热致液晶全芳族聚酯复合材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

a 将石墨经氧化处理后得到的氧化石墨烯溶于乙醇中，得到氧化石墨烯的乙醇溶液，再加入6-烃基-2-萘甲酸，搅拌混合均匀后形成混合溶液，将混合溶液置于超声设备中超声处理3h，超声设备的功率为80~100W，得到6-烃基-2-萘甲酸吸附在氧化石墨烯片层表面的混合溶液，然后将混合溶液在80℃的条件下烘干，获得6-烃基-2-萘甲酸非共价键修饰的氧化石墨烯。

其中，氧化石墨烯与乙醇的质量比为1~10：800；6-烃基-2-萘甲酸与氧化石墨烯的质量比为10~50：1。