[发明专利]一种氧化石墨烯基纳米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基纳米复合材料及其制备方法。该氧化石墨烯基纳米复合材料包括：通过酰胺键结合的羧基化氧化石墨烯和脲基嘧啶酮‑聚乙烯亚胺微粒；以及0‑50％质量含量的水。该氧化石墨烯基纳米复合材料具有化学组成可调、力学和界面性质可控等特点。该材料控制水分含量可直接作为胶带使用，在不需要任何外界刺激(如加热、光照等)，就可以粘附在不同的基底上(包括金属、塑料和玻璃等)，且在多次的粘贴‑剥离过程中保持结构完整而且在粘附的基底上没有残留物。在实际应用中，这种纳米复合胶带具有对不同表面进行粘接和修补的潜力。

技术领域

本发明涉及胶黏剂技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯基纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，许多已报道的胶黏剂均需要在外界刺激(如温度、光等)下才能实现对表面的良好粘接，而且很难从表面剥离或剥离后留有大量残留物在表面上。

目前，利用非共价键，例如氢键、主客体相互作用、金属配位键、静电作用等，构造超分子材料受到了广泛的关注。其中，氢键由于化学单体来源丰富并且作用能较高而经常被应用于制备可编程的超分子材料。特别地，脲基嘧啶酮(UPy)因其动态可逆的四重氢键为许多超分子材料的设计提供了新颖的思路，例如：基于UPy构建的超分子材料往往具备对外界刺激响应的能力，如温度或水(WO2015067569A1)。同时，基于UPy构建的超分子材料一般会具有良好的机械性能(Nat.Commun.,2016,7,10995)。

基于此，本发明通过利用多种作用机制(强、弱氢键和共价键)，设计并制备了一种高界面粘接性能和强界面韧性的氧化石墨烯基纳米复合材料；本发明的氧化石墨烯基纳米复合材料不需要任何外界刺激，可以随贴随用，且能反复粘贴-剥离均无残留和破损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯基纳米复合材料及其制备方法。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

第一个方面，本发明提供一种氧化石墨烯基纳米复合材料；该氧化石墨烯基纳米复合材料包括：通过酰胺键结合的羧基化氧化石墨烯(GO-COOH)和脲基嘧啶酮-聚乙烯亚胺(UPy-PEI)微粒；以及0-50％质量含量的水。

其中通过控制水分的含量可以使该氧化石墨烯基纳米复合材料呈现出不同的形态，以满足不同的应用需求。例如水的质量含量为0.5％-5％时，其可直接作为胶带使用；继续增加含水量，则可以作为胶黏剂使用。

其中的脲基嘧啶酮-聚乙烯亚胺(UPy-PEI)微粒为专利申请201910602342.3中报道的，具体为：聚乙烯亚胺通过二异氰酸酯在其氨基端连接上脲基嘧啶酮。

根据本发明的氧化石墨烯基纳米复合材料，优选地，所述羧基化氧化石墨烯和脲基嘧啶酮-聚乙烯亚胺微粒的质量比为1:(100-10000)。更优选地，所述羧基化氧化石墨烯和脲基嘧啶酮-聚乙烯亚胺微粒的质量比为1:(500-1000)。

根据本发明的氧化石墨烯基纳米复合材料，优选地，所述羧基化氧化石墨烯的片径大小为0.2μm-10μm，厚度为2nm-4nm。

根据本发明的氧化石墨烯基纳米复合材料，优选地，所述脲基嘧啶酮-聚乙烯亚胺微粒的平均粒径范围为2μm–10μm。

第二个方面，本发明提供一种以上氧化石墨烯基纳米复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)将所述羧基化氧化石墨烯的悬浮液经活化剂活化，得到活化后的羧基化氧化石墨烯溶液；

2)将所述活化后的羧基化氧化石墨烯溶液与所述脲基嘧啶酮-聚乙烯亚胺微粒的溶液混合进行反应；

3)将反应结束后的溶液除去活化剂等杂质；

4)将除去活化剂等杂质后的溶液进行干燥控制水分得到所述氧化石墨烯基纳米复合材料。