[发明专利]氧化石墨烯化学修饰无机填料的方法、所得产品及应用

权利要求书

1.一种氧化石墨烯化学修饰无机填料的方法，其特征是包括以下步骤：

（1）将无机填料放入浓硫酸和双氧水的混合液中，在90℃下浸泡30min，进行表面羟基化处理，浸泡后水洗，干燥；

（2）将步骤（1）的无机填料用硅烷偶联剂进行处理；

（3）将氧化石墨烯粉末或氧化石墨烯水溶液加入到pH=5.8-6.0的MES缓冲溶液中，形成混合溶液，加入氧化石墨烯后进一步调整pH保持混合溶液的pH为5.8-6.0，然后向混合溶液中依次加入EDC和NHS，超声处理1~3h；

（4）向步骤（3）的溶液中加入经硅烷偶联剂处理后的无机填料，室温下进行酰胺化反应，用氧化石墨烯对无机填料进行修饰；反应后过滤、洗涤、干燥，得氧化石墨烯修饰无机填料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述无机填料为空心玻璃微珠或玻璃纤维；所述硅烷偶联剂是一端带有氨基的硅烷偶联剂；所述氧化石墨烯的羧基含量为8-12%，优选10-12%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤（3）中，EDC与NHS 的用量按照氧化石墨烯中的羧基：EDC：NHS的摩尔比为1:10~20:10~20，优选1:20:15。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤（3）中，氧化石墨烯在混合溶液中的浓度为0.1~5.0mg/ml；步骤（4）中，无机填料的用量为步骤（3）中溶液质量的5~20%。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤（3）中，MES缓冲溶液的浓度为1mol/L，用1mol/L的NaOH溶液调整混合液pH至5.8-6.0；步骤（4）中，酰胺化反应的时间为24~48h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤（1）中，浓硫酸浓度为98wt%，双氧水浓度为30wt%；浓硫酸与双氧水的体积比为7:3；无机填料的用量为浓硫酸和双氧水混合液质量的10%。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是硅烷偶联剂处理无机填料的步骤为：

a.将水与无水乙醇以45:5的质量比配制成溶液，用冰乙酸调节溶液pH=6.0，边搅拌边向溶液中滴加硅烷偶联剂，加至硅烷偶联剂在溶液中的浓度为0.5wt%时停止，继续搅拌1.5h使偶联剂水解；

b. 偶联剂水解后，重新调整溶液pH至6.0，然后向其中加入溶液质量10%的无机填料，在60℃下搅拌40min，抽滤，水洗，烘干，即可。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是氧化石墨烯水溶液或粉末的制备方法为：

a. 室温下，将0.5重量份硝酸钠、1重量份石墨粉和46重量份98wt%浓硫酸在冰浴条件下混合，搅拌30 min，然后再缓慢加入3重量份高锰酸钾，搅拌30 min； 

b. 将步骤a中的反应体系加热至35℃，搅拌2~48 h，得到褐色悬浮液；向悬浮液中缓慢地加入50重量份去离子水，搅拌，升温至98℃继续反应5~10min，冷却至室温； 

c. 将步骤b的反应液边搅拌边倒入167重量份去离子水中，加入5重量份 30wt%双氧水，静置24h；

d. 取下层沉淀，用去离子水在8000 r/min条件下离心洗涤三次，每次5~10 min；将沉淀用去离子水透析，直至BaCl₂检测无SO₄^2-，透析后将粘稠液体加入去离子水中，超声处理1h，然后将溶液在4000~8000r/min的条件下离心5~10min，所得上层液体即为氧化石墨烯水溶液，将氧化石墨烯溶液利用冷冻干燥法得到氧化石墨烯粉末。

9.按照权利要求1-8中任一项所述的氧化石墨烯化学修饰无机填料的方法得到的氧化石墨烯修饰无机填料。

10.一种无机填料/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征是：按照权利要求1-8中任一项所述的氧化石墨烯化学修饰无机填料的方法得到氧化石墨烯修饰无机填料，然后将所得的氧化石墨烯修饰无机填料与环氧树脂反应制得无机填料/环氧树脂复合材料。