【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳材料，具体是一种结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯及其制备方法。
技术介绍
1、石墨烯是一种二维碳材料，具有比比表面积大、导电性好的特点，是一种功能丰富的纳米增强体。但是由于石墨烯比表面积大、表面能高，导致其容易团聚，不易分散。此外，石墨烯与结晶性聚芳醚酮间缺乏有效的项目作用，因此界面较为薄弱，带来潜在的隐患。因此需通过化学键接枝的方式改善石墨烯的分散性和其与聚芳醚酮的界面相互作用。通过化学键将结晶性聚芳醚酮接枝于石墨烯表面面临四个问题：
2、（1）为保证界面相遇树脂基体具有良好的相容性，且界面相也具有与聚芳醚酮树脂基体相同的耐腐蚀、耐高温特性，因此需将结晶性聚芳醚酮接枝于石墨烯表面；
3、（2）结晶性聚芳醚酮出色的耐腐蚀性导致其没有有效溶剂，固相状态下难以有效发生化学反应；
4、（3）酯基、酰胺基、脂肪族醚基和烷基等官能团通常不耐高温，分解温度小于等于通常低于300℃，无法满足结晶性聚芳醚酮400℃的成型需求。因此，需通过稳定耐高温的化学键实现接枝；
5、（4）需高效地实现化学键接枝。
6、国内外开展的石墨烯表面接枝聚芳醚酮的工作较少，类似的工作有：cn113717413a公开了一种方法，通过硅烷偶联剂改性石墨烯，并通过引发自由基反应实现将聚三氟乙烯接枝于石墨烯表面。聚芳醚酮难以通过自由基反应实现同类效果；cn113717413a公开了一种方法，通过氧化、酰氯化和酰胺化反应，将烷基链接枝于石墨烯表面，该方法所引入的酰胺键无法满足聚芳醚酮400℃的加工需求；c
7、以元素组成相近的石墨烯进行检索，即使具有适用于聚芳醚酮的碳材料表面接枝方法，但是均无法同时解决上述问题：cn114507356a公开了一种通过酯基将酚酞型聚芳醚酮接枝于石墨烯表面的方法，利用还原剂，在溶液状态下降可溶性酚酞型聚芳醚酮（不具有结晶性）中的羰基还原为羟基，再通过酯化反应与石墨烯表面的羧基形成酯基。改方法不但没有实现结晶性聚芳醚酮的化学键接枝，酯基也不具备耐高温特性；cn105838086b采用相似的策略，将表面羟基化的聚醚醚酮（不可溶解）与表面磺化的石墨烯在悬浊液条件下，开展“固-固”相磺酸酯化反应，不但面临磺酸酯结构耐热性差的问题，还无法克服“固-固”相反应效率低的难题；cn112940450b公开了一种通过叠氮官能团与石墨烯表面点击化学反应实现接枝的方法，以甲基化聚芳醚酮（不可结晶，耐热性差）为基础，使用叠氮化钠，对将甲基转化为叠氮官能团后与石墨烯反应实现接枝。该方法不但没有实现结晶性聚芳醚酮的化学键接枝，还使用剧毒、高爆的叠氮化钠，产业化难度较大；cn116874885a公开了一种通过石墨烯重氮化的方式，接枝可溶性联苯咋耐性聚芳醚的方法，该方法不但接枝反应时间较长（5-30h），而且没有实现结晶性聚芳醚酮的化学键接枝。cn109851731b公开了一种石墨烯表面功能化，并通过原位聚合的方式实现与聚醚醚酮化学键接枝的方法。该方法的接枝过程伴随聚醚醚酮的聚合反应，实际上获得的事石墨烯掺杂的聚醚醚酮复合材料，而无法获得可分散的改性石墨烯。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
3、一种结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：
4、将含硝基的磺酰氯化合物和卤代苯依次进行磺化反应和还原反应，得到含有砜基的氨基封端剂；
5、将含有砜基的氨基封端剂、双氟单体、双酚单体和碳酸钾置于环丁砜中进行聚合反应，得到氨基封端聚芳醚；
6、将氨基封端聚芳醚与四氟硼酸亚硝盐进行重氮盐反应，得到重氮盐封端聚芳醚；
7、将重氮盐封端聚芳醚配制成电解液，将石墨烯与阴极相连，浸没于含有重氮盐封端聚芳醚的电解液中，施加还原电位进行反应，得到接枝了聚芳醚的石墨烯；
8、将接枝了聚芳醚的石墨烯进行超声分散，并在酸性环境下进行水解反应，得到结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯。
9、优选地，所述含硝基的磺酰氯化合物为硝基苯磺酰氯或4-硝基联苯-4-磺酰氯；所述卤代苯为氯苯或氟苯。
10、优选地，将含硝基的磺酰氯化合物和卤代苯依次进行磺化反应和还原反应，得到含有砜基的氨基封端剂的步骤，具体包括：
11、在不大于-5 ℃及惰性气体保护的条件下，将含硝基的磺酰氯化合物充分溶解于卤代苯中，分批次加入alcl3粉末；然后升至室温进行搅拌；继续升温至回流；加入去离子水共沸回流分离未反映的卤代苯；过滤，并洗涤滤渣，得到粗产物；使用乙醇对粗产物重结晶三次，并烘干得到封端剂前驱体；
12、将封端剂前驱体溶解于甲醇后，向溶液中加入二水合氯化锡，并进行回流；接着进行过滤并收集滤液，使用na2co3饱和水溶液将滤液的ph值调至不低于9；乙酸乙酯萃取混合物两次，合并有机相后用无水硫酸钠干燥；然后过滤、收集滤液并除去溶剂后得到含有砜基的氨基封端剂。
13、优选地，所述双氟单体为4,4’-二氟二苯甲酮亚胺和/或二氟二酮亚胺；所述双酚单体为对苯二酚、联苯二酚、4,4’-二羟基二苯甲酮和4,4’-二羟基二苯醚中的至少一种。
14、优选地，将含有砜基的氨基封端剂、双氟单体、双酚单体和碳酸钾置于环丁砜中进行聚合反应，得到氨基封端聚芳醚的步骤，具体包括：
15、将含有砜基的氨基封端剂、双氟单体、双酚单体和碳酸钾同时溶解于环丁砜中；接着加入甲苯，升温至共沸，维持甲苯回流一定时间后，排尽甲苯；继续升温至不低于210 ℃进行反应；然后出料至乙醇中，并粉碎，并进行洗涤，烘干得到氨基封端聚芳醚。
16、优选地，将氨基封端聚芳醚与四氟硼酸亚硝盐进行重氮盐反应，得到重氮盐封端聚芳醚的步骤，具体包括：
17、将氨基封端聚芳醚溶解于1,4-二氧六环中；将上述溶液滴加入含有四氟硼酸亚硝盐的乙腈溶液中；当溶液体变为深棕色透明溶液时，出料于乙醚中，迅速析出重氮盐封端聚芳醚，过滤并使用乙醚清洗，得到重氮盐封端聚芳醚。
18、优选地，将重氮盐封端聚芳醚配制成电解液，将石墨烯与阴极相连，浸没于含有重氮盐封端聚芳醚的电解液中，施加还原电位进行反应，得到接枝了聚芳醚的石墨烯的步骤，具体包括：
19、将重氮盐封端聚芳醚与支持电解质溶解于乙腈中，制得电解液；
20、将石墨烯与阴极相连，浸没于电解液中，并施加还原电位进行反应，使用乙腈清洗电化学还原后的石墨烯并干燥，得到接枝了聚芳醚的石墨烯。
21、优选地，所述支持电解质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，所述含硝基的磺酰氯化合物为硝基苯磺酰氯或4-硝基联苯-4-磺酰氯；所述卤代苯为氯苯或氟苯。
3.根据权利要求1或2所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将含硝基的磺酰氯化合物和卤代苯依次进行磺化反应和还原反应，得到含有砜基的氨基封端剂的步骤，具体包括：
4.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，所述双氟单体为4,4’-二氟二苯甲酮亚胺和/或二氟二酮亚胺；所述双酚单体为对苯二酚、联苯二酚、4,4’-二羟基二苯甲酮和4,4’-二羟基二苯醚中的至少一种。
5.根据权利要求1或4所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将含有砜基的氨基封端剂、双氟单体、双酚单体和碳酸钾置于环丁砜中进行聚合反应，得到氨基封端聚芳醚的步骤，具体包括：
6.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将氨
7.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将重氮盐封端聚芳醚配制成电解液，将石墨烯与阴极相连，浸没于含有重氮盐封端聚芳醚的电解液中，施加还原电位进行反应，得到接枝了聚芳醚的石墨烯的步骤，具体包括：
8.根据权利要求7所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，所述支持电解质为四氟硼酸四丁基铵。
9.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将接枝了聚芳醚的石墨烯进行超声分散，并在酸性环境下进行水解反应，得到结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的步骤，具体包括：
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述制备方法制得的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯。
...【技术特征摘要】
1.一种结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，所述含硝基的磺酰氯化合物为硝基苯磺酰氯或4-硝基联苯-4-磺酰氯；所述卤代苯为氯苯或氟苯。
3.根据权利要求1或2所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将含硝基的磺酰氯化合物和卤代苯依次进行磺化反应和还原反应，得到含有砜基的氨基封端剂的步骤，具体包括：
4.根据权利要求1所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，所述双氟单体为4,4’-二氟二苯甲酮亚胺和/或二氟二酮亚胺；所述双酚单体为对苯二酚、联苯二酚、4,4’-二羟基二苯甲酮和4,4’-二羟基二苯醚中的至少一种。
5.根据权利要求1或4所述的结晶性聚芳醚酮表面接枝石墨烯的制备方法，其特征在于，将含有砜基的氨基封端剂、双氟单体、双酚单体和碳酸钾置于环丁砜中进行聚合反应，得到氨基封...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨砚超，钟偲宇，王贵宾，张淑玲，栾加双，王晟道，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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