[发明专利]一种具有光活性改性石墨烯及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机功能材料领域，具体涉及一种具有光活性改性石墨烯及其制备方法和应用。该具有光活性改性石墨烯，其结构式如下：其中R的结构为R1为H、OCH₃、CH₃、F中的一种。本发明的一种具有光活性改性石墨烯，利用氧化石墨烯结构中含有的羟基和羧基将光引发剂接枝到石墨烯表面，能有助于氧化石墨烯材料在复合材料中的充分分散；其制备方法反应条件温和易控制，操作简单；反应原料来源方便，成本低；环境友好无污染，适合规模化工业化生产。本发明的一种具有光活性改性石墨烯应用于可光聚合的复合材料时，由于石墨烯在复合材料中分散性较好，可以充分发挥石墨烯结构优势，大大提高石墨烯在复合材料中的综合性能。

技术领域

本发明属于有机功能材料领域，具体涉及一种具有光活性改性石墨烯及其制备方法和应用。

背景技术

紫外光固化技术是利用紫外光引发具有化学反应活性的液态物质快速转变为固态物质的过程。紫外光固化技术具有不含挥发性有机溶剂、固化速度快、能耗低、固化产物性能好等特点，因而广泛应用于涂料、油墨、粘合剂、光刻胶、激光3D打印等领域。

紫外光光固化反应的本质是由紫外光引发的聚合、交联反应，任何一个光固化体系至少包括以下三种组分：(1)树脂，给予材料基本的物理化学性能；(2)单体，主要用于调节整个体系的粘度，但是对整个配方体系的固化速率和材料的性能也有影响；(3)紫外光引发剂，在紫外光的照射下，产生引发聚合反应的活性种。虽然在整个配方体系中的紫外光引发剂的含量很少，但是由于配方中除了紫外光引发剂外，大多数单体都不能在紫外光的照射下产生有效的引发活性种，因此，紫外光引发剂成为整个紫外光固化配方中不可缺少的关键组分，它决定整个配方体系在紫外光照射时，低聚物及单体能否迅速发生交联固化反应。

石墨烯是一种有着独特性质的全新材料：它是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，垂直入射的可见光只有很小一部分(2.3％)会被石墨烯吸收，而绝大部分的光都会透过去；它的导热性能比已知的任何材料都要出色，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯的拉伸模量(1.01TPa)和极限强度(116GPa)与单壁碳纳米管相当，其质量轻，导热性好且比表面积大(2630m2/g)。石墨烯虽然才出现十年左右的时间，但以其独特的结构和优异的性能，在化学、物理和材料学界引起了轰动，也引起了国内外的研究热潮。石墨烯已经展现了许多技术上的应用，这一点在物理学、化学、材料科学领域都是很难得的，一般的材料从实验室走向实际生活都需要十几年甚至几十年的时间。

由于石墨烯结构完整，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其它介质的相互作用较弱，并且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，容易产生聚集，使其在水及常见的有机溶剂中难于分散，这给石墨烯的进一步研究和应用造成了极大的困难，为了充分发挥石墨烯的优良性能，就必须对石墨烯进行功能化，因此，对石墨烯表面进行化学修饰或改性提高其与有机材料的相容性和分散性尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种具有光活性改性石墨烯及其制备方法和应用。利用氧化石墨烯结构中含有的羟基和羧基将光引发剂接枝到石墨烯表面，使得石墨烯直接参与到聚合反应中，引发剂的接入，增大了石墨烯层与层之间的间距，提高了改性石墨烯在聚合体系中的分散性，在应用于复合材料中可以充分发挥石墨烯结构特性，大大提高了复合材料的综合性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有光活性改性石墨烯，其结构式如下：

其中R的结构为R1为H、OCH₃、CH₃、F中的一种。

进一步，一种具有光活性改性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：