本發(fā)明提供了一種利用原位還原的方法將氧化石墨烯在聚合物基體中還原制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料的新方法,屬于復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域,主要用于制備石墨烯復(fù)合材料。

二技術(shù)背景

現(xiàn)階段制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料的方法有溶液共混法、熔融共混法、原位聚合法和原位還原法等。溶液共混法是利用溶劑的作用將石墨烯分散到聚合物基體中，形成石墨烯/聚合物復(fù)合材料；熔融共混法是在高剪切力和高溫條件下進(jìn)行填料和聚合物的共混；原位聚合法是將單體溶液與石墨烯分散液進(jìn)行預(yù)先混合，然后投入引發(fā)劑引發(fā)聚合，得到的反應(yīng)液經(jīng)過(guò)后處理即可得到復(fù)合材料。溶液聚合法中，由于石墨烯表明沒(méi)有活性基團(tuán)，所以很難在聚合物基體中分散。而熔融共混法在高剪切力作用下時(shí)，容易造成石墨烯片層的破壞，同時(shí)在高含量下，石墨烯很難在聚合物基體中有效分散開。原位聚合法雖然快速、簡(jiǎn)單，但其最大的缺點(diǎn)在于隨著聚合反應(yīng)進(jìn)行，體系中黏度也會(huì)隨之增加，從而導(dǎo)致反應(yīng)不可控。

為了克服以上難題，我們采用原位還原法制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料。具體制備方法如下：將氧化石墨烯分散在有機(jī)溶劑中，然后和聚合物溶液混合制得氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料，再加入還原劑，在一定條件下將氧化石墨烯還原為石墨烯，即得石墨烯/聚合物復(fù)合材料。

三

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種利用原位還原法，制備石墨烯/復(fù)合材料新方法的具體實(shí)驗(yàn)步驟.

(1)將1～10g聚合物加入到10～100ml有機(jī)溶劑A中，磁力攪拌使其溶解

(2)將1～500mg的氧化石墨粉末加入到1～100ml有機(jī)溶劑A中，超聲分散均勻

(3)將上述兩種溶液混合，攪拌均勻

(4)利用反溶劑法沉淀復(fù)合材料，過(guò)濾、洗滌、干燥，得氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料

(5)稱取1～100mg復(fù)合材料，1～10ml還原劑加入反應(yīng)釜中，沖入惰性氣體，在溫度50～150℃，壓力10～25MPa條件下反應(yīng)2～24h

(6)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜置于冰水浴中，迅速冷卻，泄壓。

(7)將得到的復(fù)合材料過(guò)濾、洗滌、干燥，即得石墨烯/聚合物復(fù)合材料。

在上述實(shí)驗(yàn)中有機(jī)溶劑A可以是THF、NMP、DMF等有機(jī)溶劑。

在上述實(shí)驗(yàn)中所用的還原劑可以是乙二醇，水合肼，沒(méi)食子酸，對(duì)二苯酚，亞硫酸氫鈉等還原劑。

在上述實(shí)驗(yàn)中聚合物可以是聚苯乙烯，聚酰胺，聚乙烯醇，聚對(duì)苯二甲酸等聚合物。

通過(guò)XPS觀察，我們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯還原為石墨烯的程度較高。

四、附圖說(shuō)明

圖1a、1b分別是除去聚合物后，氧化石墨烯還原前后的XPS全譜。對(duì)比圖1a、1b可知，還原后的氧化石墨烯氧含量大幅降低，由此可以證明，通過(guò)原位還原方法成功還原了氧化石墨烯。

五、具體實(shí)施方式

下面介紹一下本發(fā)明的實(shí)施例。

實(shí)施例一：

1制備氧化石墨烯/聚苯乙烯納米復(fù)合材料稱取4g聚苯乙烯，加入40ml四氫呋喃，磁力攪拌2h，使其溶解。稱取40mg氧化石墨烯，加入40ml四氫呋喃，超聲2h，使氧化石墨烯分散均勻。將超聲完畢的氧化石墨烯分散液倒入聚苯乙烯溶液中，繼續(xù)攪拌2h，使其混合均勻。將混合液倒入盛有500ml甲醇的燒杯中，利用反溶劑法沉淀復(fù)合材料，過(guò)濾、洗滌、干燥即得氧化石墨烯/聚苯乙烯納米復(fù)合材料。

2.原位還原法制備石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料稱取100mg復(fù)合材料加入到反應(yīng)釜中，加入10ml乙二醇，沖入CO₂，排除空氣，將反應(yīng)器溫度迅速升高到100℃，壓力10MPa，反應(yīng)8h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜置于冰水浴中，迅速冷卻，降溫后泄壓，然后過(guò)濾、洗滌、干燥，得到石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料。