[发明专利]一种氧化石墨烯/偶氮聚酰亚胺复合热光材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子纳米复合材料合成技术领域，涉及偶氮聚酰亚胺及氧化石墨烯系列化合物的制备，特别涉及一种氧化石墨烯/偶氮聚酰亚胺复合热光材料的制备方法及应用。

背景技术

偶氮苯类化合物由于具有独特的光致顺反异构特性,在非线性光学材料、液晶及光信息存储材料等许多领域都具有广泛的应用,近年来引起了研究者极大的关注。同时，聚酰亚胺因为有着优异的耐辐射、耐溶剂、耐热性、电光性能及机械性能，也被广泛应用在航空航天、液晶、纳米、微电子、分离膜和激光等领域。如果将偶氮基团引入聚酰亚胺类聚合物,能同时将偶氮化合物的光学性能和聚酰亚胺自身的性能相结合,得到具有明显的光响应效应和电学性能的高分子化合物,因此目前对偶氮聚酰亚胺的合成及性能研究已成为偶氮聚合物研究领域的热点。

自Geim等于2004年发现石墨烯以来，许多科研人员都在研究石墨烯应用和石墨烯基材料。石墨烯由二维sp²杂化碳以六角晶格结构组成，其结构的扩展是构建其他重要同素异形体的基础构建骨架，它可以堆叠形成三维石墨，卷曲形成一维碳纳米管，包裹形成零维富勒烯。石墨烯的长范围π共轭使其具有优异性能，如热稳定性和热导率等；石墨烯是零带隙，一部分价带和导带发生重叠的半金属，具有完美的量子隧道效应、室温半整数量子霍尔效应和很强的二级电场效应，室温下高载流子迁移率(10000cm²V^-1s^-1)，低温下迁移率接近200000cm²V^-1s^-1；石墨烯的白光吸光度为2.3％，光反射率可以忽略不计(＜0.1％)；单层石墨烯厚度为0.335nm，是已知最薄的材料，其比表面积为2630m²g^-1。研究表明，在365nm单色紫外光照射下，共价连接在氧化石墨烯表面的偶氮苯基团发生快速的光致异构化转变，且通过紫外光的照射，氧化石墨烯-偶氮苯薄膜表现出快速可逆的光开关性能，开关电流比大于8，响应时间小于500ms。

功能材料,2012:3484-3488，采用氧化石墨烯还原法制备石墨烯，通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料；报道了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明，随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势，而冲击强度呈先升高而后降低，再升高的趋势。当添加1.0wt％的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值，分别比纯聚酰亚胺提高了149％和652％。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率；随石墨烯含量增加，复合材料的磨损率先下降后上升，而摩擦系数先显著降低，尔后平缓减小。随载荷增加，复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势；而随滑动速率增加，磨损率呈上升趋势。

Polymer,2013,54(23):6415-6424，Highstrengthpolyimidefiberswithfunctionalizedgraphene，报道了一种高强度高模量纤维的PI/GO和PI/GO-ODA复合材料，在聚合物基质中，经过原位聚合反应得到的聚酰亚胺纳米片有着优异的分散性和良好的兼容性。在聚合物与纳米薄片中存在着较强的共价键和界面的相互作用，PI/GO-ODA纤维比PI/GO纤维有着更高的增强率。实验通过原位聚合法将PI与GO-ODA键合起来，当GO-ODA含量是0.8wt％时，PI/GO-ODA物理性质最优异，所测得的杨氏模量增加了230％，抗拉强度提高了212％。与此同时，由于石墨烯独特性质的优势，PI/GO-ODA复合纤维的玻璃转化温度和热稳定性被大大提高。通过将氧化石墨烯功能化，复合纤维的疏水性也被增强。所以，通过原位聚合法进行功能化的纳米薄片是一种更有效的方法来提高纳米薄片在聚合物基质中的兼容性与分子的分散性。

显然，氧化石墨聚合物纳米复合材料的整体性能优于主客体单独具有的性能，研制具有一定特殊性能的氧化石墨烯聚合物纳米复合材料成为近年来的热点。

发明内容

本发明的目的是为了制得具有良好热光性能的热光材料，公开了一种氧化石墨烯/偶氮聚酰亚胺复合热光材料的制备方法。