[发明专利]一种高填充氧化石墨烯/树脂杂化物及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高填充氧化石墨烯/树脂杂化物的制备方法，包括步骤：制备树脂的悬浮液，将氧化石墨水浆在超声下均匀分散在去离子水中得到氧化石墨烯水分散液，将氧化石墨烯分散液和树脂悬浮液超声混合，得到稳定分散的氧化石墨烯/树脂预分散液，干燥得到氧化石墨烯/树脂杂化物粉体。本方法采用纳米级固体颗粒稳定皮克林乳液的方法，有效且易实施，成功制备了高填充量的氧化石墨烯/树脂预混物，并实现了其均匀分散，该粉体可用于橡胶、涂料、胶黏剂中，提高了树脂和氧化石墨烯的综合使用性能。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种高填充氧化石墨烯/树脂杂化物及其制备方法和应用。

背景技术

氧化石墨烯(graphene oxide，GO)是氧化石墨烯的一种重要的派生物，也被称为功能化的氧化石墨烯，它的结构与氧化石墨烯大体相同，只是在二维基面上连有一些官能团，主要是含氧官能团，比如羟基、羧基和环氧基等，其中羟基和环氧官能团主要位于石墨片的基面上，而羟基和部分羧基则处在边缘处，使得一些极性有机分子和聚合物可以很容易与氧化石墨烯复合，从而制备纳米复合材料。

而树脂作为橡胶添加剂的使用，尤其是低聚石油树脂的使用，对于橡胶的抗湿滑性能、耐磨性能都有了很大程度上提升，同时对于橡胶的加工性能也有了很大的改善，比如门尼粘度的降低。陈建军等采用精馏单体石油树脂NOVARES TL100的轿车子午线轮胎胎面胶动态力学性能较好，采用高纯度古马隆茚树脂NOVARES C10的轿车子午线轮胎胎面胶耐低温性能较好，采用改性双环戊二烯(DCPD)树脂NOVARES TC100的工程机械轮胎胎面胶抗切割性能较好。(陈建军，侯晓倩.功能性石油树脂对轮胎胎面胶性能的影响[J].橡胶科技，2016，14(8):10-16.)

皮克林(Pickering)乳液作为当今的研究热点，大量的研究人员对此类乳液在材料科学领域的应用进行了研究，固体粒子的润湿性决定了乳液的类型和稳定性。固体颗粒粒径要远小于乳液液滴粒径才能形成稳定乳液，一般来说粒径越小被乳化的体系越稳定，纳米粒子尺寸小于一般固体尺寸，混合分散纳米粒子和水及油性溶剂，在一定的环境条件下能够形成较稳定的乳液。Gudarzi等人采用皮克林乳液的思路，选取具有适当聚合物粒径的氧化石墨烯并选择了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-GO体系，用皮克林乳液聚合法制备了纳米复合材料，对该理论进行了验证。产品的TEM表明不同尺寸以及填充量的氧化石墨烯和PMMA有着不同的排列分布，而在氧化石墨烯含量为0.3％的纳米复合材料具有更好的热稳定性和刚度。(Gudarzi M M，Sharif F.Self assembly of graphene oxide at theliquid-liquid interface:A new route to the fabrication of graphene basedcomposites[J].Soft Matter，2011，7(7):3432-3440.)

在氧化石墨烯/聚合物复合材料的制备过程中，氧化石墨烯复合材料一直难以得到大范围的推广使用，最主要的原因还是有两方面：一方面氧化石墨烯作为纳米级的填料，其团聚的问题一直难以得到有效的解决，单片层或少片层的氧化石墨烯难以批量化制备；另一方面氧化石墨烯团聚体的出现造成了填料和胶料间界面的结合出现了缝隙，造成橡胶的一些机械性能和加工性能的下降。

王洋等人公开了一种高分散氧化石墨烯原位改性石油树脂制备复合材料的方法，大致分为三个步骤：制备可反应型氧化石墨烯；配制氧化石墨烯混合液及反应物料；采用原位聚合制备氧化石墨烯/石油树脂复合材料，所述可反应型氧化石墨烯含量占总投量重量比的0.1～2％。但是此方法过于繁复，而且对于氧化石墨烯没有羧基化处理，表面的含氧官能团较少，故此界面结合能力不能得到很好的提高。[汤龙程，万艳君，赵丽，等.一种功能化氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备方法:，CN 103627139 A[P].2014.]

发明内容