[发明专利]一种氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法，包括以下重量份原材料制备而成：70‑80份的聚苯硫醚，0.01‑0.1份的改性氧化石墨烯，10‑20份的改性填料，5‑10份的改性助剂；本发明将含有有序活性基团并经过改性剂改性处理的氧化石墨烯与聚苯硫醚材料在平行电场中进行复合处理，得到的聚苯硫醚复合材料具有更好的韧性，有利于聚苯硫醚复合材料在更多领域中大规模应用。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

氧化石墨烯是石墨烯的氧化材料，具有和石墨烯相似的平面结构，由于表面含有大量的活性基团，如羟基(-OH)、环氧基[-C(O)C-]、羰基(-C＝O)、羧基(-COOH)、酯基(-COO-)等，所以氧化石墨烯与大多数材料都具有较好的相容性，且其具有与石墨烯相似的性能，能显著改善多种材料的各项性能，是目前最好的通用复合改性材料之一，在复合材料领域得到广泛使用。氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料是一种采用了氧化石墨烯进行增强改性的聚苯硫醚复合材料，其具有优异的力学性能，被广泛应用于各个领域。但由于氧化石墨烯材料自身的缺点和制备方法的不足，导致氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料性能还有进一步提升的可能，尤其是在韧性的增强上，还有较大的提升空间，从而使氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料可在更多的领域得到大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料存在的韧性较差的缺陷，提供一种氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法；本发明将含有有序活性基团并经过改性剂改性处理的氧化石墨烯与聚苯硫醚材料在平行电场中进行复合处理，得到的聚苯硫醚复合材料具有更好的韧性，有利于聚苯硫醚复合材料在更多领域中大规模应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料，包括以下重量份原材料制备而成：70-80份的聚苯硫醚，0.01-0.1份的改性氧化石墨烯，10-20份的改性纤维填料，5-10份的改性助剂。

其中，所述的改性氧化石墨烯是通过以下制备方法制备得到的：

（1）将石墨粉加入由质量百分数浓度为45%的硫酸溶液和质量百分数浓度为35%的硝酸溶液混合而成的混合酸溶液中搅拌混合得第一悬浊液；

（2）将第一悬浊液置入平行电场中，加入高锰酸钾粉末，加热搅拌，得第二悬浊液；

（3）将第二悬浊液冷却至室温后，加入过氧化氢溶液和盐酸溶液，得到第三悬浊液；

（4）将第三悬浊液用去离子水洗涤、滤干后，加入50%的乙醇水溶液进行分散，得到第四悬浊液；

（5）在第四悬浊液中加入质量比为2︰1︰3的磺酸并咪唑、苯酚和二烷基二硫代磷酸锌，加热反应完成后，得到第五悬浊液；

（6）将第五悬浊液用去离子水洗涤、离心分离，得到沉淀物；

（7）将沉淀物在恒温条件下进行真空干燥，得到改性氧化石墨烯。

优选的，所述的硫酸溶液和硝酸溶液的体积比为3︰1；优选的比例对石墨的氧化作用更好，得到的氧化石墨烯性分子上羟基和环氧基数量更多，与改性剂的键接能力更强。

优选的，所述石墨粉和混合酸溶液的质量体积比（g︰ml）为1︰100；优选的比例对石墨的氧化作用更好，得到的氧化石墨烯中羟基和环氧基占比更大，与改性剂的键接能力更强。

其中，在步骤（2）中所述平行电场作用下，石墨分子发生极化作用，延电场方向的石墨电子活性更强，从而在石墨分子被氧化时，活性基团更多的结合在沿电场线的方向上，同时，能降低氧化条件下，使反应条件更温和、安全；优选的，所述的平行电场强度为6.5-8.5KV/m； 在优选的电场强度下，氧化石墨烯分子上的活性基团有序性最好。