一種改性石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯復合薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚合物復合材料制備技術領域，具體設及一種改性石墨締-聚甲基丙 締酸甲醋復合薄膜的制備方法。
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【背景技術】
[0003] 聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)，通常被稱作有機玻璃，它的化學穩(wěn)定性好，透光率高， 溶解性能和成膜性能，機械性能高，安全無毒，價格低，且易于成型加工，廣泛用于航空、光 學儀器、建筑等領域。但聚甲基丙締酸甲醋本身質脆易開裂，熱穩(wěn)定性較差，使得聚甲基丙 締酸甲醋及其復合材料在諸多領域的應用都受到限制。
[0004] 石墨締是一種新型的二維納米碳材料，具有優(yōu)異的電性能、機械性能和熱性能等， 因此，將其作為納米填料組分加入聚合物中，可W有效改善聚合物的電、機械和熱等性能。 因此，運種方法將成為聚合物基納米復合材料領域的研究熱點和重點。然而，石墨締的表面 呈惰性狀態(tài)，與其他介質之間的相互作用弱，且石墨締片層之間具有較強的范德華力，導致 其親水、親油性都很差，運使得它在聚甲基丙締酸甲醋基體中的分散性差且容易團聚，因而 不能很好地與聚合物基體復合，運大大限制了石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合材料的進一 步研究和應用范圍。
[0005] 石墨締的分散狀態(tài)對復合材料的性能會產生明顯影響，因此，石墨締的分散性問 題是石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合材料制備中的關鍵問題。
[0006]

【發(fā)明內容】

[0007] 針對現有技術存在的上述不足，本發(fā)明利用改性劑對石墨締進行修飾，從而提高 和改善它在水和有機溶劑中的分散性，進而提供一種制備簡單、反應條件溫和、易于操控制 且分散均勻的改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合薄膜的制備方法。
[0008] 為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下： 一種改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1)改性石墨締的制備：先將氧化石墨締分散在去離子水中，在常溫下超聲震蕩攬拌 0. 1-2地，得到濃度為0. 01-3. 0mg/mL的氧化石墨締-水分散液；再將7-徑基-4-甲基香 豆素加入到該氧化石墨締-水分散液中，在20-50°C下攬拌0.I-IOh;然后加入堿性溶液，攬 拌0.l-12h，并調節(jié)抑值到9-10巧加入化學還原劑，在60-100°C下反應10-10化得到改 性混合液；將該改性混合液抽濾得到固態(tài)物質，再依次用乙醇和去離子水洗涂所述的固態(tài) 物質至中性；放置在大氣或者真空環(huán)境下，于40-80°C干燥至恒重，即得到改性石墨締。
[0009] 2)配制改性石墨締-四氨巧喃分散液：將步驟1)得到的改性石墨締加入到四氨巧 喃中，攬拌0.1-1011，然后超聲震蕩0.1-2地，得到濃度為0.01-2.0 111邑/血的改性石墨締-四 氨巧喃分散液。
[0010] 3)制備薄膜：將聚甲基丙締酸甲醋溶解于四氨巧喃中，得到質量濃度為1%-10%的 聚甲基丙締酸甲醋溶液；將步驟2)得到的改性石墨締-四氨巧喃分散液加入到上述聚甲基 丙締酸甲醋溶液中，攬拌0. 1-化，再用超聲震蕩0. 1-2地，得到分散均勻的改性石墨締-聚 甲基丙締酸甲醋混合溶液；將上述石墨締-聚甲基丙締酸甲醋混合溶液倒入器皿中，在大 氣或真空環(huán)境下，于40-80°C下干燥至恒重，得到改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合薄 膜；其中，改性石墨締的質量分數為0. 1%-15%。
[0011] 進一步，步驟1)中所述的堿性溶液是濃度為0. 1-2. 0mol/L的氨氧化鋼溶液或質 量分數為25%-28%的氨水溶液。
[0012] 進一步，步驟1)中所述的氧化石墨締、7-徑基-4-甲基香豆素、化學還原劑的質量 比為 1 :1-50 :1-60。
[0013] 進一步，步驟1)中所述的化學還原劑為水合阱、維生素C或葡萄糖。
[0014] 與現有的技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明選取的聚合物基體為聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)，可W通過購買市售品或合成 制備獲得，安全無毒，化學穩(wěn)定性好。溶解性能好，成膜性能好，有利于加工制備。
[0015] 2、本發(fā)明選取的改性劑為7-徑基-4-甲基香豆素，其分子含有徑基、醋基和共輛 結構等，可W與氧化石墨締中的幾基和簇基等含氧基團發(fā)生氨鍵和6-5等相互作用，通過 被還原而得到的改性石墨締中也含有徑基等基團，可W與聚甲基丙締酸甲醋分子中的醋基 產生氨鍵相互作用，有利于提高和改善石墨締在聚甲基丙締酸甲醋中的分散性，增強界面 結合力。
[0016] 3、本發(fā)明選取的改性劑為7-徑基-4-甲基香豆素，可W通過購買市售品或合成制 備獲得，材料易于獲得，溶解性能好，化學穩(wěn)定性好，成本低。
[0017] 4、本發(fā)明選取的化學還原劑，可W通過購買市售品或合成制備獲得，材料易于獲 得，溶解性能好，化學穩(wěn)定性好，價格低廉。
[0018] 5、本發(fā)明所述的一種改性石墨締/聚甲基丙締酸甲醋復合薄膜的制備方法，可W 通過控制改性石墨締的添加量來調節(jié)聚甲基丙締酸甲醋熱性能等的優(yōu)劣，制備出的復合薄 膜分散均勻，性能穩(wěn)定。
[0019] 6、該制備方法簡單，條件溫和，易于操作和控制。
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【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0022] 本發(fā)明所使用的聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)，可W通過購買市售品或合成制備獲 得。其溶解性能好，易溶于四氨巧喃等有機溶劑，成膜性能好，便于加工制備。
[0023] 本發(fā)明所利用改性劑，即7-徑基-4-甲基香豆素，來修飾石墨締，從而提高石墨締 在水和有機溶劑中的分散性。其中，改性劑，即7-徑基-4-甲基香豆素，中文別名為香豆素 4,其分子結構式如下：
它可W通過購買市售品或合成制備獲得，化學穩(wěn)定性好，溶解性能好。
[0024] 本發(fā)明所采用的原料一一氧化石墨締可W通過購買市售品或合成制備得到。
[00巧]一、一種改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合薄膜的制備方法，包括如下步驟： 1)改性石墨締的制備：先將氧化石墨締分散在去離子水中，在常溫下超聲震蕩攬拌 0. 1-2地，得到濃度為0. 01-3. 0mg/mL的氧化石墨締-水分散液；再將7-徑基-4-甲基香 豆素加入到該氧化石墨締-水分散液中，在20-50°C下攬拌0.I-IOh;然后加入堿性溶液，攬 拌0.l-12h，并調節(jié)抑值到9-10巧加入化學還原劑，在60-100°C下反應IO-IOOh得到改 性混合液；將該改性混合液抽濾得到固態(tài)物質，再依次用乙醇和去離子水洗涂所述的固態(tài) 物質至中性；放置在大氣或者真空環(huán)境下，于40-80°C干燥至恒重，即得到改性石墨締； 本步驟操作是采用添加改性劑和化學還原氧化石墨締的方法來制備改性石墨締。所述 氧化石墨締、7-徑基-4-甲基香豆素、化學還原劑中，7-徑基-4-甲基香豆素、化學還原劑 應過量使用，反應用通過洗涂操作除去過量的改性劑和化學還原劑。
[0026] 2)配制改性石墨締-四氨巧喃分散液：將步驟1)得到的改性石墨締加入到四氨巧 喃中，攬拌0.1-1011，然后超聲震蕩0.1-2地，得到濃度為0.01-2.0 111邑/血的改性石墨締-四 氨巧喃分散液。
[0027] 3)制備薄膜：將聚甲基丙締酸甲醋溶解于四氨巧喃等有機溶劑中，得到質量濃度 為1%-10%的聚甲基丙締酸甲醋溶液；將步驟2)得到的改性石墨締-四氨巧喃分散液加入 到上述聚甲基丙締酸甲醋溶液中，攬拌0. 1-化，再用超聲震蕩0. 1-2地，得到分散均勻的改 性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋混合溶液；將上述石墨締-聚甲基丙締酸甲醋混合溶液倒入 器皿中，在大氣或真空環(huán)境下，于40-80°C下干燥至恒重，得到改性石墨締-聚甲基丙締酸 甲醋復合薄膜；其中，改性石墨締的質量分數為0. 1%-15〇/〇。
[0028] 本步驟操作是采用溶液共混法來制備改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋復合薄膜。
[0029] 其中，步驟1)中所述的堿性溶液是濃度為0. 1-2. 0mol/L的氨氧化鋼溶液或質量 分數為25%-28%的氨水溶液；所述的化學還原劑為水合阱、維生素C或葡萄糖。
[0030] 步驟1)中所述的氧化石墨締、7-徑基-4-甲基香豆素、化學還原劑的質量比為1 : 1-50 :1-60。該比例是一種優(yōu)化方案，制備的效果最好。
[0031] 本發(fā)明改性劑選用7-徑基-4-甲基香豆素，本發(fā)明選用水合阱，維生素C或葡 萄糖等化學還原劑；先制備改性石墨締，再配制改性石墨締的分散液，然后將改性石墨締 的分散液加入到聚甲基丙締酸甲醋溶液中，得到分散均勻的改性石墨締-