[发明专利]一种用于聚苯硫醚材料的改性氧化石墨烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了用于聚苯硫醚材料的改性氧化石墨烯材料及其制备方法，利用电场的极化作用，使石墨分子在氧化过程中，活性基团大多接枝在沿电场线的方向上，实现了活性基团的有序性，同时，添加改性剂，使氧化石墨烯表面接枝大量与聚苯硫醚相容性更好的基团，从而使改性后的氧化石墨烯其与聚苯硫醚材料的相容性更好，该改性氧化石墨烯材料用于聚苯硫醚材料的改性，能显著的提高聚苯硫醚材料的各项性能，使改性后的聚苯硫醚材料能适用于更多领域。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种用于聚苯硫醚材料的改性氧化石墨烯材料及其制备方法。

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。聚苯硫醚材料属于现今使用最为广泛的高分子材料之一，也是运用氧化石墨烯材料进行改性较多的材料之一。经研究发现，现有的氧化石墨烯材料虽然已能显著增加聚苯硫醚的多种性能，但是由于现有方法制备得到的氧化石墨烯上活性基团的无序性和单一性，导致氧化石墨烯材料与聚苯硫醚材料的相容性并未达到最好，同时，无序的活性基团与聚苯硫醚的键接，会导致聚苯硫醚链柔性下降，降低了氧化石墨烯增强聚苯硫醚复合材料的韧性，从而使聚苯硫醚复合材料的应用受限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有氧化石墨烯的与聚苯硫醚材料相容性差、活性基团无序的缺陷，提供一种用于聚苯硫醚材料的改性氧化石墨烯材料及其制备方法；本发明利用电场的极化作用，使石墨分子在氧化过程中，活性基团大多接枝在沿电场线的方向上，实现了活性基团的有序性，同时，添加改性剂，使氧化石墨烯表面接枝大量与聚苯硫醚相容性更好的基团，从而使改性后的氧化石墨烯其与聚苯硫醚材料的相容性更好，该改性氧化石墨烯材料用于聚苯硫醚材料的改性，能显著的提高聚苯硫醚材料的各项性能，使改性后的聚苯硫醚材料能适用于更多领域。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种用于聚苯硫醚材料的改性氧化石墨烯材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将石墨粉加入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改性剂，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，得到用于聚苯硫醚材料的改性氧化石墨烯。

其中，步骤（1）中所述混合酸溶液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；所述的混合酸对石墨分子的氧化作用好，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。

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。