一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料利用石墨烯的力學(xué)性能，使這種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：1)將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液；2)過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；3)將所述沉淀物在100℃～140℃條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；4)在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性，而且操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及呋喃樹(shù)脂【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]呋喃樹(shù)脂是以糠醛為基本原料制成的一類(lèi)聚合物的總稱(chēng)，在呋喃樹(shù)脂的大分子中都含有呋喃環(huán)。由于呋喃樹(shù)脂具有突出的耐蝕性、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性以及其原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，使呋喃樹(shù)脂被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如呋喃樹(shù)脂可用來(lái)制備防腐蝕的膠泥，用作化工設(shè)備襯里或其它耐腐材料；呋喃樹(shù)脂玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的耐熱性比一般的酚醛樹(shù)脂玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料高，通?？稍?50°C左右長(zhǎng)期使用；呋喃樹(shù)脂被應(yīng)用于冶金鑄造行業(yè)，用于造型，采用呋喃樹(shù)脂砂工藝造型，能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01210377741.2的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種鑄造用呋喃樹(shù)脂的制備方法，具體過(guò)程為向反應(yīng)釜中加入糠醇774Kg，啟動(dòng)攪拌，用質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液調(diào)整pH為8.5，加入木質(zhì)素56Kg，升溫至70°C反應(yīng)2小時(shí)，降溫，用質(zhì)量濃度為20%的草酸溶液調(diào)整PH為6.5，在真空狀態(tài)下進(jìn)行脫水，脫水至樹(shù)脂含水的質(zhì)量濃度為1.0%以下停止，得木質(zhì)素改性糠醇組分794Kg待用。向反應(yīng)釜中加入甲醛溶液(質(zhì)量濃度為37% )316Kg，啟動(dòng)攪拌，加入尿素72Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值為7.8，升溫至85°C反應(yīng)I小時(shí)；加入木質(zhì)素改性糠醇組分294Kg，再反應(yīng)I小時(shí)；調(diào)整物料體系pH值為3.7，在反應(yīng)溫度95°C下，反應(yīng)1. 5小時(shí)；加入尿素18Kg，調(diào)整物料體系pH值為7.5，在75°C下反應(yīng)I小時(shí)后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下加入脫水劑140Kg，加入剩余木質(zhì)素改性糠醇組分500Kg，攪拌均勻，放料得到1060Kg的呋喃樹(shù)脂。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)提供的這種呋喃樹(shù)脂雖然強(qiáng)度較高，但是韌性較差，限制了其在塑性變形領(lǐng)域的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。
[0006]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。
[0007]優(yōu)選的，所述石墨烯和呋喃樹(shù)脂的質(zhì)量比為(0.6~2): (1100~1200)。
[0008]優(yōu)選的，所述呋喃樹(shù)脂包括糠醇樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂、糠酮樹(shù)脂和糠脲樹(shù)脂中的一種或幾種。
[0009]本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0010]I)、將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液；
[0011]2)、過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；
[0012]3)、將所述沉淀物在100°C~140°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0013]4)、在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0014]優(yōu)選的，所述石墨烯的制備原料為生物質(zhì)碳源。
[0015]優(yōu)選的，所述石墨烯的制備方法包括以下步驟:
[0016]I)、在催化劑的作用下，將生物質(zhì)碳源進(jìn)行催化處理，得到第一中間產(chǎn)物，所述催化劑包括錳的氯化鹽、鐵類(lèi)化合物、鈷類(lèi)化合物和鎳類(lèi)化合物中的一種或幾種；
[0017]2)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第一中間產(chǎn)物從第一溫度升溫至第二溫度后保溫，得到第二中間產(chǎn)物，所述第一溫度為20°C~40°C，所述第二溫度為300°C~400°C ；
[0018]3)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第二中間產(chǎn)物從第二溫度升溫至第三溫度后保溫，得到第三中間產(chǎn)物；所述第三溫度為800°C~900°C ；
[0019]4)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第三中間產(chǎn)物從第三溫度升溫至第四溫度后保溫，得到第四中間產(chǎn)物，所述第四溫度為1100°C~1300°C ；
[0020]5)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第四中間產(chǎn)物從第四溫度降溫至第五溫度后保溫，得到石墨烯，所述第五溫度為900°C~1000°C。
[0021]優(yōu)選的,所述步驟I)中石墨烯溶液的質(zhì)量濃度為0.3mg/mL~0.8mg/mL。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟I)中呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液的體積比為1: (1.2~4)。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟I)中混合的溫度為90°C~110°C。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟I)中混合的時(shí)間為25分鐘~50分鐘。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟I)得到混合溶液后，所述步驟2)之前，還包括將所述混合溶液靜置分層。
[0026]優(yōu)選的，所述步驟3)中反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)~6小時(shí)。
[0027]優(yōu)選的，所述步驟4)中呋喃樹(shù)脂固化劑包括苯磺酰氯，對(duì)甲苯磺酰氯、硫酸乙脂和石油磺酸中的一種或幾種。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟4)中固化的時(shí)間為0.5小時(shí)~1.5小時(shí)。
[0029]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料利用石墨烯的力學(xué)性能，使這種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。
[0030]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:1)、將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液；2)、過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；3)、將所述沉淀物在100°C~140°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；4)、在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。此外，本發(fā)明提供的方法在制備石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的過(guò)程中，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。
[0033]本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料利用石墨烯的力學(xué)性能，使這種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。
[0034]在本發(fā)明中，所述石墨烯的制備原料優(yōu)選為生物質(zhì)碳源。在本發(fā)明中，所述石墨烯的制備方法優(yōu)選包括以下步驟:
[0035]I)、在催化劑的作用下，將生物質(zhì)碳源進(jìn)行催化處理，得到第一中間產(chǎn)物，所述催化劑包括錳的氯化鹽、鐵類(lèi)化合物、鈷類(lèi)化合物和鎳類(lèi)化合物中的一種或幾種；
[0036]2)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第一中間產(chǎn)物從第一溫度升溫至第二溫度后保溫，得到第二中間產(chǎn)物，所述第一溫度為20°C~40°C，所述第二溫度為300°C~400°C ；
[0037]3)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第二中間產(chǎn)物從第二溫度升溫至第三溫度后保溫，得到第三中間產(chǎn)物；所述第三溫度為800°C~900°C ；
[0038]4)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第三中間產(chǎn)物從第三溫度升溫至第四溫度后保溫，得到第四中間產(chǎn)物，所述第四溫度為1100°C~1300°C ；
[0039]5)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第四中間產(chǎn)物從第四溫度降溫至第五溫度后保溫，得到石墨烯，所述第五溫度為900°C~1000°C。
[0040]本發(fā)明優(yōu)選在催化劑的作用下，將生物質(zhì)碳源進(jìn)行催化處理，得到第一中間產(chǎn)物，所述催化劑包括錳的氯化鹽、鐵類(lèi)化合物、鈷類(lèi)化合物和鎳類(lèi)化合物中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述生物質(zhì)碳源優(yōu)選為纖維素和木質(zhì)素中的一種或兩種，更優(yōu)選為纖維素，最優(yōu)選為多孔纖維素。在本發(fā)明中，所述多孔纖維素的制備方法優(yōu)選包括以下步驟:
[0041]A)、將生物質(zhì)資源在酸中進(jìn)行水解，得到木質(zhì)纖維素，所述生物質(zhì)資源包括植物和農(nóng)林廢棄物中的一種或幾種；
[0042]B)、對(duì)所述木質(zhì)纖維素進(jìn)行處理，得到多孔纖維素，所述處理包括酸處理、鹽處理或有機(jī)溶劑處理。
[0043]本發(fā)明優(yōu)選將生物質(zhì)資源在酸中進(jìn)行水解，得到木質(zhì)纖維素，所述生物質(zhì)資源包括植物和農(nóng)林廢棄物中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述生物質(zhì)資源更優(yōu)選為農(nóng)林廢棄物，最優(yōu)選為玉米桿、玉米芯、高粱桿、甜菜渣、甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉桿和蘆葦中的一種或幾種，最最優(yōu)選為玉米芯。
[0044]在本發(fā)明中，所述水解的酸優(yōu)選為硫酸、硝酸、鹽酸、甲酸、亞硫酸、磷酸和醋酸中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述水解的酸的用量?jī)?yōu)選為生物質(zhì)資源的3wt%~ 20wt%。在本發(fā)明中，所述水解的溫度優(yōu)選為90°C~180°C。在本發(fā)明中，所述水解的時(shí)間優(yōu)選為1min ~1h0
[0045]得到木質(zhì)纖維素后，本發(fā)明優(yōu)選將所述木質(zhì)纖維進(jìn)行處理，得到多孔纖維素，所述處理包括酸處理、鹽處理或有機(jī)溶劑處理。在本發(fā)明中，處理所述木質(zhì)纖維素的方法更優(yōu)選為鹽處理，最優(yōu)選為酸性亞硫酸鹽法處理或堿性亞硫酸鹽法處理。在本發(fā)明中，所述酸性亞硫酸鹽法處理的pH優(yōu)選為I~7。在本發(fā)明中，所述酸性亞硫酸鹽法處理時(shí)酸的用量?jī)?yōu)選為木質(zhì)纖維素的4wt%~ 30wt%。在本發(fā)明中，所述酸性亞硫酸鹽法處理時(shí)酸的重量百分濃度優(yōu)選使液固比為(2~20):1。在本發(fā)明中，所述酸性亞硫酸鹽法處理的溫度優(yōu)選為70°C~180°C。在本發(fā)明中，所述酸性亞硫酸鹽法處理的時(shí)間優(yōu)選為I小時(shí)~6小時(shí)。
[0046]在本發(fā)明中，所述堿性亞硫酸鹽法處理的pH優(yōu)選為7~14。在本發(fā)明中，所述堿性亞硫酸鹽法處理時(shí)堿的用量?jī)?yōu)選為木質(zhì)纖維素的4wt%~ 30wt%。在本發(fā)明中，所述堿性亞硫酸鹽法處理時(shí)堿的重量百分濃度優(yōu)選使液固比為(2~20):1。在本發(fā)明中，所述堿性亞硫酸鹽法處理的溫度優(yōu)選為70°C~180°C。在本發(fā)明中，所述堿性亞硫酸鹽法處理的時(shí)間優(yōu)選為I小時(shí)~6小時(shí)。
[0047]在本發(fā)明中，制備所述石墨烯的催化劑優(yōu)選包括鐵的氯化鹽、鐵的氰化物、含鐵酸鹽、鈷的氯化鹽、含鈷酸鹽、鎳的氯化鹽和含鎳酸鹽中的一種或幾種；更優(yōu)選包括氯化鐵、氯化亞鐵、硝酸鐵、硝酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀、三草酸合鐵酸鉀、氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷、乙酸鈷、氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和乙酸鎳中的一種或幾種。
[0048]在本發(fā)明中，制備所述石墨烯時(shí)催化劑和生物質(zhì)碳源的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.01~
2):1。在本發(fā)明中，所述催化處理的溫度優(yōu)選為20°C~180°C。在本發(fā)明中，所述催化處理的時(shí)間優(yōu)選為2小時(shí)~10小時(shí)。
[0049]得到第一中間產(chǎn)物后，本發(fā)明優(yōu)選在保護(hù)性氣體的條件下，將所述第一中間產(chǎn)物從第一溫度升溫至第二溫度后保溫，得到第二中間產(chǎn)物，將此保護(hù)氣體記為第一保護(hù)氣體；所述第一溫度為20°C~40°C，所述第二溫度為300°C~400°C。在本發(fā)明中，所述第一中間產(chǎn)物從第一溫度升溫至第二溫度的升溫速率優(yōu)選為5°C /min~20°C /min。在本發(fā)明中，所述第一中間產(chǎn)物從第一溫度升溫至第二溫度后的保溫時(shí)間優(yōu)選為4小時(shí)~8小時(shí)。在本發(fā)明中，所述第一保護(hù)性氣體優(yōu)選為氮?dú)夂投栊詺怏w中的一種或幾種，更優(yōu)選為氮?dú)狻?br> [0050]得到第二中間產(chǎn)物后，本發(fā)明優(yōu)選在保護(hù)性氣體的條件下，將所述第二中間產(chǎn)物從第二溫度升溫至第三溫度后保溫，得到第三中間產(chǎn)物，將此保護(hù)氣體記為第二保護(hù)氣體；所述第三溫度為800°C~900°C。在本發(fā)明中，所述第二中間產(chǎn)物從第二溫度升溫至第三溫度的升溫速率優(yōu)選為20°C /min~50°C /min。在本發(fā)明中，所述第二中間產(chǎn)物從第二溫度升溫至第三溫度后的保溫時(shí)間優(yōu)選為3.5小時(shí)~7小時(shí)。在本發(fā)明中，所述第二保護(hù)性氣體的種類(lèi)與上述技術(shù)方案所述第一保護(hù)性氣體的種類(lèi)一致，在此不再贅述。
[0051]得到第三中間產(chǎn)物后，本發(fā)明優(yōu)選在保護(hù)性氣體的條件下，將所述第三中間產(chǎn)物從第三溫度升溫至第四溫度后保溫，得到第四中間產(chǎn)物，將此保護(hù)氣體記為第三保護(hù)氣體；所述第四溫度為1100°c~1300°C。在本發(fā)明中，所述第三中間產(chǎn)物從第三溫度升溫至第四溫度的升溫速率優(yōu)選為50°C /min~60°C /min。在本發(fā)明中，所述第三中間產(chǎn)物從第三溫度升溫至第四溫度后的保溫時(shí)間優(yōu)選為6小時(shí)~8小時(shí)。在本發(fā)明中，所述第三保護(hù)性氣體的種類(lèi)與上述技術(shù)方案所述第一保護(hù)性氣體的種類(lèi)一致，在此不再贅述。
[0052]得到第四中間產(chǎn)物后，本發(fā)明優(yōu)選在保護(hù)性氣體的條件下，將所述第四中間產(chǎn)物從第四溫度降溫至第五溫度后保溫，得到石墨烯，將此保護(hù)氣體記為第四保護(hù)氣體；所述第五溫度為900°C~1000°C。在本發(fā)明中，所述第四中間產(chǎn)物從第四溫度降溫至第五溫度的降溫速率優(yōu)選為30°C /min~50°C /min。在本發(fā)明中，所述第四中間產(chǎn)物從第四溫度降溫至第五溫度后的保溫時(shí)間優(yōu)選為2小時(shí)~4小時(shí)。在本發(fā)明中，所述第四保護(hù)性氣體的種類(lèi)與上述技術(shù)方案所述第一保護(hù)性氣體的種類(lèi)一致，在此不再贅述。
[0053]在本發(fā)明中，所述第一保護(hù)氣體、第二保護(hù)氣體、第三保護(hù)氣體和第四保護(hù)氣體可以相同，也可以不同；所述第一保護(hù)氣體、第二保護(hù)氣體、第三保護(hù)氣體和第四保護(hù)氣體優(yōu)選相同。
[0054]本發(fā)明對(duì)所述呋喃樹(shù)脂的種類(lèi)和來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員樹(shù)脂的呋喃樹(shù)脂即可，可由市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)獲得。在本發(fā)明中，所述呋喃樹(shù)脂優(yōu)選包括糠醇樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂、糠酮樹(shù)脂和糠脲樹(shù)脂中的一種或幾種，更優(yōu)選為糠醇樹(shù)脂和糠醛樹(shù)脂中的一種或兩種，最優(yōu)選為糠醇樹(shù)脂。
[0055]在本發(fā)明中，所述石墨烯和呋喃樹(shù)脂的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.6~2): (1100~1200)，更優(yōu)選為(0.8 ~1.6): (1120 ~1180)，最優(yōu)選為(I ~1.4): (1140 ~1160)。
[0056]本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0057]I)、將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液；
[0058]2)、過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；
[0059]3)、將所述沉淀物在100°C~140°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；
[0060]4)、在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0061]本發(fā)明提供的方法制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。此外，本發(fā)明提供的方法在制備石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的過(guò)程中，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便。
[0062]將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下進(jìn)行所述混合。本發(fā)明對(duì)所述攪拌的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述混合的溫度優(yōu)選為90°c~110°C，更優(yōu)選為100°C~1050C。在本發(fā)明中，所述混合的時(shí)間優(yōu)選為25分鐘~50分鐘，更優(yōu)選為30分鐘~40分鐘。
[0063]在本發(fā)明中，所述石墨烯溶液優(yōu)選為石墨烯水溶液。在本發(fā)明中，所述石墨烯溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為0.3mg/mL~0.8mg/mL,更優(yōu)選為0.4mg/mL~0.6mg/mL,最優(yōu)選為
0.5mg/mL。在本發(fā)明中，所述呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液中石墨烯的種類(lèi)和來(lái)源與上述技術(shù)方案所述呋喃樹(shù)脂和石墨烯的種類(lèi)和來(lái)源一致，在此不再贅述。本發(fā)明對(duì)所述石墨烯溶液的來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的溶液配置的方法，配置得到石墨烯溶液即可。
[0064]得到混合溶液后，本發(fā)明優(yōu)選將所述混合溶液靜置分層。在本發(fā)明中，所述靜置的時(shí)間優(yōu)選為15分鐘~40分鐘，更優(yōu)選為20分鐘~30分鐘。
[0065]得到混合溶液后，本發(fā)明過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；本發(fā)明優(yōu)選過(guò)濾靜置后的混合溶液中的上層溶液，得到下層沉淀物。得到沉淀物后，本發(fā)明將所述沉淀物在100°C~140°c條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。在本發(fā)明中，所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為110°C~130°C，更優(yōu)選為120°C。在本發(fā)明中，所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為2小時(shí)~6小時(shí)，更優(yōu)選為3小時(shí)~5小時(shí)。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下進(jìn)行所述反應(yīng)。本發(fā)明對(duì)所述攪拌的方法沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌技術(shù)方案即可。
[0066]得到反應(yīng)產(chǎn)物后，本發(fā)明在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明優(yōu)選將呋喃樹(shù)脂固化劑加入到所述反應(yīng)產(chǎn)物中進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。在本發(fā)明中，所述固化的溫度優(yōu)選為20°C~30°C，更優(yōu)選為24°C~28°C，最優(yōu)選為25°C。在本發(fā)明中，所述固化的時(shí)間優(yōu)選為0.5小時(shí)~1.5小時(shí)，更優(yōu)選為I小時(shí)。
[0067]本發(fā)明對(duì)所述呋喃樹(shù)脂固化劑的種類(lèi)和來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的呋喃樹(shù)脂固化劑即可，可由市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)獲得。在本發(fā)明中，所述呋喃樹(shù)脂固化劑優(yōu)選包括苯磺酰氯，對(duì)甲苯磺酰氯、硫酸乙脂和石油磺酸中的一種或幾種，更優(yōu)選為苯磺酰氯，對(duì)甲苯磺酰氯和石油磺酸中的一種或幾種，最優(yōu)選為苯磺酰氯。本發(fā)明對(duì)所述呋喃樹(shù)脂固化劑的用量沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的呋喃樹(shù)脂固化劑在制備呋喃樹(shù)脂時(shí)的用量即可。在本發(fā)明中，所述反應(yīng)產(chǎn)物和呋喃樹(shù)脂固化劑的質(zhì)量比優(yōu)選為(I~
5): 1000，更優(yōu)選為(2 ~3): 1000。
[0068]按照GB/T 265-1998《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法》的標(biāo)準(zhǔn)，用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)試本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的粘度，測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料在20°C的粘度為30MP.s~45MPa.S。
[0069]按照J(rèn)B/T7526-2008《鑄造用呋喃自硬樹(shù)脂》的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為1MPa~20MPa，韌性較好。
[0070]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料利用石墨烯的力學(xué)性能，使這種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。
[0071]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:1)、將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液；2)、過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；3)、將所述沉淀物在100°C~140°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；4)、在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。此外，本發(fā)明提供的方法在制備石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的過(guò)程中，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便。
[0072]本發(fā)明以下實(shí)施例中所用到的原料均為市售商品。
[0073]實(shí)施例1
[0074]在90°C下，將玉米芯在硫酸中進(jìn)行1min的水解，得到木質(zhì)纖維素，所述硫酸的質(zhì)量為所述玉米芯質(zhì)量的3% ；
[0075]在70°C下，對(duì)所述木質(zhì)纖維素進(jìn)行I小時(shí)的酸性亞硫酸鹽法處理，得到多孔纖維素，所述酸性亞硫酸鹽法處理過(guò)程中的pH值為1，酸為硫酸，亞硫酸鹽為亞硫酸鎂，所述硫酸的質(zhì)量為所述木質(zhì)纖維素質(zhì)量的4%，液固比為2:1。
[0076]將得到的多孔纖維素進(jìn)行雙氧水漂白，所述雙氧水的質(zhì)量為所述多孔纖維素質(zhì)量的5%，所述雙氧水漂白的漂白溫度為100°C，漂白時(shí)間為5h。
[0077]將所述多孔纖維素和氯化錳，在20°C下攪拌2小時(shí)進(jìn)行催化處理，所述氯化錳和多孔纖維素的質(zhì)量比為0.01:1 ;將得到的催化處理后的產(chǎn)物在70°C下干燥，得到含水量低于10wt%的第一中間產(chǎn)物。
[0078]將所述第一中間產(chǎn)物置于炭化爐中，以200mL/min的氣體通入量向所述碳化爐中通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，將所述第一中間產(chǎn)物以5°C /min的速率從25°C升溫至300°C，保溫4小時(shí)，得到第二中間產(chǎn)物；將所述第二中間產(chǎn)物以20°C /min的速率從300°C升溫至800°C，保溫3.5小時(shí)，得到第三中間產(chǎn)物；將所述第三中間產(chǎn)物以50°C /min的速率從800°C升溫至1100°C，保溫6小時(shí)，得到第四中間產(chǎn)物；將所述第四中間產(chǎn)物以30°C /min的速率從1100°C降溫至900°C，保溫2小時(shí)；將所述降溫后的第四中間產(chǎn)物冷卻至60°C。
[0079]在60°C下，將上述冷卻后的第四中間產(chǎn)物在質(zhì)量濃度為3%的氫氧化鈉水溶液中洗滌4小時(shí)，得到第一洗滌產(chǎn)物；在70°C下，將所述第一洗滌產(chǎn)物在質(zhì)量濃度為4%的鹽酸水溶液中洗滌4小時(shí)，得到第二洗滌產(chǎn)物；將所述第二洗滌產(chǎn)物用蒸餾水洗滌至中性后干燥，得到石墨烯。
[0080]實(shí)施例2
[0081]在180°C下，將玉米芯在硝酸中進(jìn)行1h的水解，得到木質(zhì)纖維素，所述硝酸的質(zhì)量為所述玉米芯質(zhì)量的20% ；
[0082]在180°C下，對(duì)所述木質(zhì)纖維素進(jìn)行6小時(shí)的酸性亞硫酸鹽法處理，得到多孔纖維素，所述酸性亞硫酸鹽法處理過(guò)程中的pH值為7，酸為硫酸，亞硫酸鹽為亞硫酸鈉，所述硫酸的質(zhì)量為所述木質(zhì)纖維素質(zhì)量的30%，液固比為20:1。
[0083]將所述多孔纖維素進(jìn)行雙氧水漂白，所述雙氧水的質(zhì)量為所述多孔纖維素質(zhì)量的5%，所述雙氧水漂白的漂白溫度為100°C，漂白時(shí)間為5h。
[0084]將所述多孔纖維素和硝酸鐵，在180°C下攪拌10小時(shí)進(jìn)行催化處理，所述硝酸鐵和多孔纖維素的質(zhì)量比為2:1 ;將得到的催化處理后的產(chǎn)物在120°C下干燥，得到含水量低于5wt%的第一中間產(chǎn)物。
[0085] 將所述第一中間產(chǎn)物置于炭化爐中，以800mL/min的氣體通入量向所述碳化爐中通入氬氣作為保護(hù)氣，將所述第一中間產(chǎn)物以20°C /min的速率從20°C升溫至400°C，保溫8小時(shí)，得到第二中間產(chǎn)物；將所述第二中間產(chǎn)物以50°C /min的速率從400°C升溫至900°C，保溫7小時(shí)，得到第三中間產(chǎn)物；將所述第三中間產(chǎn)物以60°C /min的速率從900°C升溫至1300°C，保溫8小時(shí)，得到第四中間產(chǎn)物；將所述第四中間產(chǎn)物以50°C /min的速率從1300°C降溫至1000°C，保溫4小時(shí)；將所述降溫后的第四中間產(chǎn)物冷卻至20°C。
[0086]在120°C下，將上述冷卻后的第四中間產(chǎn)物在質(zhì)量濃度為55%的氫氧化鈉水溶液中洗滌24小時(shí)，得到第一洗滌產(chǎn)物；在150°C下，將所述第一洗滌產(chǎn)物在質(zhì)量濃度為10%的鹽酸水溶液中洗滌24小時(shí)，得到第二洗滌產(chǎn)物；將所述第二洗滌產(chǎn)物用蒸餾水洗滌至中性后干燥，得到石墨烯。
[0087]實(shí)施例3
[0088]在130°C下，將玉米芯在鹽酸中進(jìn)行5h的水解，得到木質(zhì)纖維素，所述鹽酸的質(zhì)量為所述玉米芯質(zhì)量的10% ；
[0089]在120°C下，對(duì)所述木質(zhì)纖維素進(jìn)行4小時(shí)的酸性亞硫酸鹽法處理，得到多孔纖維素，所述酸性亞硫酸鹽法處理過(guò)程中的pH值為3，酸為硫酸，亞硫酸鹽為亞硫酸銨，所述硫酸的質(zhì)量為所述木質(zhì)纖維素質(zhì)量的18%，液固比為10:1。
[0090]將所述多孔纖維素進(jìn)行雙氧水漂白，所述雙氧水的質(zhì)量為所述多孔纖維素質(zhì)量的5%，所述雙氧水漂白的漂白溫度為100°C，漂白時(shí)間為5h。
[0091]將所述多孔纖維素和硫酸鈷，在50°C下攪拌5小時(shí)進(jìn)行催化處理，所述硫酸鈷和多孔纖維素的質(zhì)量比為0.1:1 ;將得到的催化處理后的產(chǎn)物在90°C下干燥，得到含水量低于8wt %的第一中間產(chǎn)物。
[0092]將所述第一中間產(chǎn)物置于炭化爐中，以400mL/min的氣體通入量向所述碳化爐中通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，將所述第一中間產(chǎn)物以10°C /min的速率從40°C升溫至320°C，保溫5小時(shí)，得到第二中間產(chǎn)物；將所述第二中間產(chǎn)物以30°C /min的速率從320°C升溫至820°C，保溫5小時(shí)，得到第三中間產(chǎn)物；將所述第三中間產(chǎn)物以54°C /min的速率從820°C升溫至1150°C，保溫7小時(shí)，得到第四中間產(chǎn)物；將所述第四中間產(chǎn)物以35°C /min的速率從1150°C降溫至920°C，保溫3小時(shí)；將所述降溫后的第四中間產(chǎn)物冷卻至30°C。
[0093]在80°C下，將上述冷卻后的第四中間產(chǎn)物在質(zhì)量濃度為10%的氨水中洗滌8小時(shí)，得到第一洗滌產(chǎn)物；在90°C下，將所述第一洗滌產(chǎn)物在質(zhì)量濃度為6%的鹽酸水溶液中洗滌8小時(shí)，得到第二洗滌產(chǎn)物；將所述第二洗滌產(chǎn)物用蒸餾水洗滌至中性后干燥，得到石墨稀。
[0094]實(shí)施例4
[0095]按照申請(qǐng)?zhí)枮?00810113596.0的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的方法制備石墨烯，具體過(guò)程為:
[0096]將硅襯底依次用去離子水、乙醇、丙酮清洗后烘干，通過(guò)氣相沉積技術(shù)在硅襯底表面沉積一層厚度為100納米的硫化鋅作為催化劑；
[0097]將所述沉積有硫化鋅的硅襯底置于潔凈的石英管中部，將石英管放入電爐中，使石英管的中部位于電爐的中心區(qū)域，然后在石英管中通入10sccm的氫氣和10sccm的氬氣混合氣60分鐘后，開(kāi)始加熱；
[0098]當(dāng)電爐中心區(qū)域的溫度高達(dá)850°C時(shí)，向電爐中通入乙醇作為碳源，反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行；
[0099]反應(yīng)進(jìn)行20分鐘后，停止通入乙醇，同時(shí)關(guān)閉電爐，繼續(xù)通入10sccm的氫氣和10sccm的氬氣的混合氣至溫度降至室溫，得到沉積有石墨烯的襯底；
[0100]將所述沉積有石墨烯的襯底放入0.lmol/L的鹽酸溶液中浸泡60分鐘，除去硫化鋅，然后用去離子水洗凈烘干，得到石墨烯。
[0101]實(shí)施例5
[0102]將實(shí)施例1制備得到的石墨烯配置成質(zhì)量濃度為0.5mg/mL的石墨烯水溶液。
[0103]在110°C下，將濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供的呋喃樹(shù)脂和所述石墨烯水溶液以體積比為1: 1.2的比例混合，攪拌25分鐘，得到混合溶液；將所述混合溶液靜置20分鐘分層；將分層后的混合溶液中上層水倒出，得到下層沉淀物；將所述下層沉淀物在140°C下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；向所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入4g的苯磺酰氯，在25°C下固化I小時(shí)，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0104]按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的粘度，測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料20°C的粘度為45MPa.S。
[0105]將本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試其韌性。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為15.83MPa，韌性較好。
[0106]實(shí)施例6
[0107]將本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的石墨烯配置成質(zhì)量濃度為0.5mg/mL的石墨烯水溶液。
[0108]在105°C下，將濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供的呋喃樹(shù)脂和所述石墨烯水溶液以體積比為1:1.9的比例混合，攪拌45分鐘，得到混合溶液；將所述混合溶液靜置20分鐘分層；將分層后的混合溶液中上層水倒出，得到下層沉淀物；將所述下層沉淀物在130°C下攪拌反應(yīng)5小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；向所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入3.8g的對(duì)甲苯磺酰氯，在25°C下固化I小時(shí)，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0109]按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例6制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的粘度，測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例6制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料20°C的粘度為42MPa.S。
[0110]將本發(fā)明實(shí)施例6制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試其韌性。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例6制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為18.96MPa，韌性較好。
[0111]實(shí)施例7
[0112]將本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的石墨烯配置成質(zhì)量濃度為0.5mg/mL的石墨烯水溶液。
[0113]在100°C下，將濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供的呋喃樹(shù)脂和所述石墨烯水溶液以體積比為1:2.6的比例混合，攪拌40分鐘，得到混合溶液；將所述混合溶液靜置20分鐘分層；將分層后的混合溶液中上層水倒出，得到下層沉淀物；將所述下層沉淀物在120°C下攪拌反應(yīng)4小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；向所述反應(yīng)產(chǎn)物中4.2g的硫酸乙脂，在25°C下固化I小時(shí)，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0114]按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的粘度，測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料20°C的粘度為35MPa.S。
[0115]將本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試其韌性。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例7制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為20.12MPa，韌性較好。
[0116]實(shí)施例8
[0117]將本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的石墨烯配置成質(zhì)量濃度為0.5mg/mL的石墨烯水溶液。
[0118]在95°C下，將濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供的呋喃樹(shù)脂和所述石墨烯水溶液以體積比為1:3.3的比例混合，攪拌30分鐘，得到混合溶液；將所述混合溶液靜置20分鐘分層；將分層后的混合溶液中上層水倒出，得到下層沉淀物；將所述下層沉淀物在110°C下攪拌反應(yīng)3小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；向所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入3.5g的石油磺酸，在25°C下固化I小時(shí)，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0119]按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例8制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的粘度，測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例8制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料20°C的粘度為32MPa.S。
[0120]將本發(fā)明實(shí)施例8制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試其韌性。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例8制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為10.12MPa，韌性較好。
[0121]實(shí)施例9
[0122]將本發(fā)明實(shí)施例4制備得到的石墨烯配置成質(zhì)量濃度為0.5mg/mL的石墨烯水溶液。
[0123]在90°C下，將濟(jì)南圣泉集團(tuán)有限公司提供的呋喃樹(shù)脂和所述石墨烯水溶液以體積比為1:4的比例混合，攪拌25分鐘，得到混合溶液；將所述混合溶液靜置20分鐘分層；將分層后的混合溶液中上層水倒出，得到下層沉淀物；將所述下層沉淀物在100°C下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；向所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入3.8g的對(duì)甲苯磺酰氯，在25°C下固化I小時(shí)，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
[0124]按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例9制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的粘度，測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例9制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料20°C的粘度為30MPa.S。
[0125]將本發(fā)明實(shí)施例9制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試其韌性。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明實(shí)施例9制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為12.32MPa，韌性較好。
[0126]比較例I
[0127]按照申請(qǐng)?zhí)枮?01210377741.2的中國(guó)專(zhuān)利所公開(kāi)的方法制備得到呋喃樹(shù)脂，具體過(guò)程為:
[0128]向反應(yīng)釜中加入糠醇774Kg，啟動(dòng)攪拌，用質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液調(diào)整PH為8.5，加入木質(zhì)素56Kg，升溫至70°C反應(yīng)2小時(shí)，降溫，用質(zhì)量濃度為20%的草酸溶液調(diào)整pH為6.5，在真空狀態(tài)下進(jìn)行脫水，脫水至樹(shù)脂含水的質(zhì)量濃度為1.0 %以下停止，得木質(zhì)素改性糠醇組分794Kg，待用。
[0129]向反應(yīng)釜中加入甲醛溶液(質(zhì)量濃度為37% )316Kg，啟動(dòng)攪拌，加入尿素72Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值為7.8，升溫至85°C反應(yīng)I小時(shí)；加入木質(zhì)素改性糠醇組分294Kg，再反應(yīng)I小時(shí)；調(diào)整物料體系pH值為3.7，在反應(yīng)溫度95°C下，反應(yīng)1.5小時(shí)；加入尿素18Kg，調(diào)整物料體系pH值為7.5，在75°C下反應(yīng)I小時(shí)后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下加入脫水劑140Kg，加入剩余木質(zhì)素改性糠醇組分500Kg，攪拌均勻，得到呋喃樹(shù)脂。
[0130]將本發(fā)明比較例I制備得到的呋喃樹(shù)脂按照上述技術(shù)方案所述的方法，測(cè)試其韌性。測(cè)試結(jié)果為，本發(fā)明比較例I制備得到的呋喃樹(shù)脂的抗彎強(qiáng)度為4.21MPa。
[0131]由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。本發(fā)明提供的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料利用石墨烯的力學(xué)性能，使這種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。
[0132]本發(fā)明提供了一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:1)、將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液；2)、過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物；3)、將所述沉淀物在100°C~140°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物；4)、在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法制備得到的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料具有較好的韌性。此外，本發(fā)明提供的方法在制備石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的過(guò)程中，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，由石墨烯和呋喃樹(shù)脂經(jīng)反應(yīng)制備得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于，所述石墨烯和呋喃樹(shù)脂的質(zhì)量比為(0.6~2): (1100~1200)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于，所述呋喃樹(shù)脂包括糠醇樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂、糠酮樹(shù)脂和糠脲樹(shù)脂中的一種或幾種。
4.權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟: 1)、將呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液進(jìn)行混合，得到混合溶液； 2)、過(guò)濾所述混合溶液，得到沉淀物； 3)、將所述沉淀物在100°C~140°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物； 4)、在呋喃樹(shù)脂固化劑的作用下，將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行固化，得到石墨烯呋喃樹(shù)脂復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述石墨烯的制備原料為生物質(zhì)碳源。
6.根據(jù)權(quán)利要求 5所述的方法，其特征在于，所述石墨烯的制備方法包括以下步驟: 1)、在催化劑的作用下，將生物質(zhì)碳源進(jìn)行催化處理，得到第一中間產(chǎn)物，所述催化劑包括錳的氯化鹽、鐵類(lèi)化合物、鈷類(lèi)化合物和鎳類(lèi)化合物中的一種或幾種； 2)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第一中間產(chǎn)物從第一溫度升溫至第二溫度后保溫，得到第二中間產(chǎn)物，所述第一溫度為20°C~40°C，所述第二溫度為300°C~400°C ； 3)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第二中間產(chǎn)物從第二溫度升溫至第三溫度后保溫，得到第三中間產(chǎn)物；所述第三溫度為800°C~900°C ； 4)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第三中間產(chǎn)物從第三溫度升溫至第四溫度后保溫，得到第四中間產(chǎn)物，所述第四溫度為1100°C~1300°C ； 5)、在保護(hù)性氣體的存在下，將所述第四中間產(chǎn)物從第四溫度降溫至第五溫度后保溫，得到石墨烯，所述第五溫度為900°C~1000°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中石墨烯溶液的質(zhì)量濃度為0.3mg/mL ~0.8mg/mL。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中呋喃樹(shù)脂和石墨烯溶液的體積比為1: (1.2~4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中混合的溫度為90°C~110。。。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中混合的時(shí)間為25分鐘~50分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)得到混合溶液后，所述步驟2)之前，還包括將所述混合溶液靜置分層。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)~6小時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中呋喃樹(shù)脂固化劑包括苯磺酰氯，對(duì)甲苯磺酰氯、硫酸乙脂和石油磺酸中的一種或幾種。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中固化的時(shí)間為0.5小時(shí)~.1.5小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C08K3/04GK104177766SQ201410398233
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】唐一林, 祝建勛, 劉昭薦, 馬麗 申請(qǐng)人:濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司