[发明专利]一种石墨烯接枝改性酚醛树脂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯接枝改性酚醛树脂材料及其制备方法，所述制备方法包括采用氯甲基化酚醛树脂和叠氮化合物制备叠氮化酚醛树脂，再将叠氮化酚醛树脂接枝到石墨烯上，从而得到石墨烯接枝改性酚醛树脂材料。本发明通过化学接枝的方法将酚醛树脂接枝到石墨烯上，解决了石墨烯容易团聚以及石墨烯与酚醛树脂存在的界面问题，得到的材料具有优异的力学性能和热稳定性。

技术领域

本发明属于酚醛树脂材料领域，特别涉及一种石墨烯接枝改性酚醛树脂材料及其制备方法。

背景技术

在常用的三大热固性树脂中，酚醛树脂除了制备的原材料容易获得，生产工艺和设备简单，价格相对比较低廉之外，制品的尺寸也具有很好的热稳定性、较高的耐热性、较强的力学性能等优点，已经成为工业上广泛应用且不可缺少的功能性材料。但是，伴随当代工业应用的不断发展，传统的酚醛树脂已经不能满足一些领域如航空领域的使用要求，迫切的需要对酚醛树脂进行改性。因此，将酚醛树脂作为基体材料和其他增强材料通过一定的方法制成酚醛树脂基复合材料以提高其某些性能成为研究的热点。

目前，见诸报道较多的主要是利用物理共混的方法来制备的石墨烯/酚醛树脂复合材料，如中国专利CN 10469367 B公开了一种含有石墨烯的酚醛树脂基复合材料的制备方法，向氧化石墨烯溶液中加入酚醛树脂，超声分散下，加热搅拌至半固体，烘干即得到改性酚醛树脂。利用物理共混的方法制备氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料不仅需要解决酚醛树脂和氧化石墨烯之间的相容性和界面的问题，而且由于氧化石墨烯的表面存在缺陷较多，所以性能提高的有限。

为克服相容性和界面的问题，有人采用添加表面活性剂，如中国专利CN104292745 A和CN 104231539 A公开的石墨烯改性酚醛树脂合成过程中向酚醛树脂材料中均添加含有表面活性剂的石墨烯溶液，以避免石墨烯团聚，但其中加入的表面活性剂的分量较高，可能会对材料性能的改善产生一定程度的限制。还有在酚醛树脂合成中加入氧化石墨烯以及表面活性剂以解决氧化石墨烯在酚醛树脂中混合不均匀的问题，如中国专利CN104403066 A，在酚醛树脂合成中加入氧化石墨烯和较大剂量的表面活性剂。

我们还发现，极少有采用未经修饰的石墨烯为增强材料和酚醛树脂基体材料进行物理共混制备复合材料的报道，分析原因可能是未经修饰的石墨烯比氧化石墨烯在基体材料中分散性和相容性都更差。

由此，亟需一种酚醛树脂和(未经修饰的)石墨烯的连接或混合方式以使酚醛树脂的性能得到提高，同时避免(未经修饰的)石墨烯和酚醛树脂相容性不好的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：采用化学接枝的方法将酚醛树脂接枝到石墨烯上得到的石墨烯/酚醛树脂材料，不仅可有效避免上述问题，而且材料在导热性和力学性能上也有很大的提高，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种石墨烯接枝改性酚醛树脂材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备氯甲基化酚醛树脂；

步骤2，制备叠氮化酚醛树脂；

步骤3，将叠氮化酚醛树脂与石墨烯混合，进行反应，反应完成后分离得到改性酚醛树脂材料。

在一种优选的实施方式中，步骤1中，将酚醛树脂和氯甲基化试剂于溶剂Ⅰ中反应，得到氯甲基化酚醛树脂，其中，

所述氯甲基化试剂选自氯甲基烷基醚，如ClCH₂O(CH₂)_nCH₃或(ClCH₂O)₂(CH₂)_n，其中n＝1～6，优选为1,4-二氯甲氧基丁烷；