可与工程塑料稳定复合的石墨烯、复合工程塑料制造技术

本发明专利技术公开了一种可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法和复合工程塑料。该包括如下步骤有获取氧化石墨烯、配制氧化石墨烯分散液、将氧化石墨烯与硅烷偶联剂进行改性反应、将表面有机改性的氧化石墨烯进行还原处理等步骤。该复合工程塑料包括工程塑料和该可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法制备的改性石墨烯。上述可与工程塑料稳定复合的石墨烯制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，制备获得的改性石墨烯性能稳定。通过该方法制备获得的改性的石墨烯具有与工程塑料稳定复合的性能。复合工程塑料性能稳定、优异。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法和复合工程塑料。该包括如下步骤有获取氧化石墨烯、配制氧化石墨烯分散液、将氧化石墨烯与硅烷偶联剂进行改性反应、将表面有机改性的氧化石墨烯进行还原处理等步骤。该复合工程塑料包括工程塑料和该可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法制备的改性石墨烯。上述可与工程塑料稳定复合的石墨烯制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，制备获得的改性石墨烯性能稳定。通过该方法制备获得的改性的石墨烯具有与工程塑料稳定复合的性能。复合工程塑料性能稳定、优异。【专利说明】可与工程塑料稳定复合的石墨烯、复合工程塑料
本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种可与工程塑料稳定复合的石墨烯、复合工程塑料。
技术介绍
工程塑料由于其具有的优异的机械性能、良好的耐用性、稳定的耐化学腐蚀和耐热性，以及易加工、密度低的特性，因此具有逐渐代替现有金属材料的趋势。工程塑料已经被广泛应用在汽车、电子、航天航空、建筑、军事等多个领域。随着科技的进步，人们对于工程塑料的要求越来越高。不仅要求工程塑料具有轻量化的特点，还要求工程塑料既要有很好的力学强度，又要有优异的韧性。单一组分的工程塑料已不能满足人们的要求。因此，复合工程塑料便应孕而生。通过调节工程材料中不同组分的含量，人们可以设计出满足不同力学强度和韧性要求的复合工程塑料。石墨烯是一种近年来受到人们广泛关注的新材料。石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，厚度只有0.335纳米，是头发直径的二十万分之一。石墨烯是一种全共轭碳原子片层排列，这种特殊的原子结构为石墨烯提供了优异的力学强度、韧性和导电性能。石墨烯强度是目前已知最好钢铁强度的100倍。100纳米厚片层石墨烯可以承受约2吨重的压力。石墨烯也是世界上目前已知电阻最小的材料，良好的电子传输特性使得石墨烯可以快速消除材料表面的电荷，为材料提供优异的静电消除特性。所以石墨烯被认为是一种未来在复合工程塑料领域具有极大发展潜力和应用前景的新材料。 由于石墨烯是由纯碳原子组成，因此在共混制备复合材料时可能会在石墨烯与工程塑料之间发生无机材料和有机材料的两相分离，导致复合材料内部相态的不一致，产生内部微裂纹，进而引起复合材料性能的下降。所以，如何对石墨烯进行改性处理，使其能够与工程塑料稳定复合，就是人们一直致力于解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种能与工程塑料稳定复合的改性石墨烯，以解决现有石墨烯与工程塑料复合出现两相分离的技术问题。本专利技术的另一目的是提供一种性能稳定的复合工程塑料。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下:一种可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法，包括如下步骤:获取氧化石墨烯；将所述氧化石墨烯研磨处理后分散于有机溶剂中，得到氧化石墨烯分散液；在氮气保护环境中，将所述氧化石墨烯分散液加热至60°C以上后，保持温度不变加入硅烷偶联剂进行改性反应，待改性反应结束后，除去有机溶剂，洗涤，得到表面有机改性的氧化石墨烯；将所述表面有机改性的氧化石墨烯进行还原处理，得到所述可与工程塑料稳定复合的石墨烯。以及，一种复合工程塑料，其包括工程塑料和石墨烯，其中，所述石墨烯为上述的可与工程塑料稳定复合的石墨烯。上述可与工程塑料稳定复合的石墨烯制备方法通过将硅烷偶联剂与氧化石墨烯进行改性反应，获得的硅烷偶联剂改性的石墨烯；该方法工艺简单，条件易控，成本低廉，制备获得的改性石墨烯性能稳定，适于工业化生产。另外，通过该方法制备获得的改性的石墨烯具有与工程塑料稳定复合的性能。上述复合工程塑料由于是将工程塑料与上述可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法制备获得的改性石墨烯进行复合，因此，该复合工程塑料性能稳定、优异，能有效克服现有石墨烯与工程塑料复合后出现的两相分离而产生内部微裂纹、性能的下降的技术问题。【专利附图】【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1为本专利技术实施例可与工程塑料稳定复合的石墨烯制备方法的工艺流程示意图；图2为本专利技术实施例1表面有机改性的氧化石墨烯与改性前的氧化石墨烯两者的红外光谱曲线图；图3为本专利技术实施例1表面有机改性的氧化石墨烯热失重测试曲线图； 图4为本专利技术实施例4中复合工程塑料的原子力显微镜照片；图5为本专利技术实施例5中复合工程塑料的原子力显微镜照片；图6为本专利技术实施例6中复合工程塑料的原子力显微镜照片。【具体实施方式】为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供可与工程塑料稳定复合的改性石墨烯的制备方法，其工艺流程如图1所示。该方法包括如下步骤:S01.获取氧化石墨烯；S02.配制氧化石墨烯分散液:将步骤SOl中获取的氧化石墨烯研磨处理后分散于有机溶剂中，得到氧化石墨烯分散液；S03.将氧化石墨烯与硅烷偶联剂进行改性反应:在氮气保护环境中，将所述氧化石墨烯分散液加热至60°C以上后，保持温度不变加入硅烷偶联剂进行改性反应，待改性反应结束后，除去有机溶剂，洗涤，得到表面有机改性的氧化石墨烯；S04.将表面有机改性的氧化石墨烯进行还原处理:将所述表面有机改性的氧化石墨烯进行还原处理，得到所述可与工程塑料稳定复合的石墨烯。具体地,上述步骤SOl中的氧化石墨烯获取方法可以利用改进的Hummers方法制备获取，如文献(B.Yang et al.Chemical Communication2011,47,6858-6860)报道的方法进行合成。具体的获取方法可参见下文实施例1的步骤S11。上述步骤S02中，对步骤SOl中获取的氧化石墨烯进行研磨处理可以采用本领域常规的研磨处理方法，如可以采用球磨、研钵研磨等。经研磨后，氧化石墨烯呈片状，以便于氧化石墨烯的分散。该步骤S02中，经研磨处理后的氧化石墨烯分散于有机溶剂中的方法优选采用超声分散法进行，当然也可以采用本领域其他分散方法进行分散，只要是能有效使得氧化石墨烯均匀分散于有机溶剂即可。经分散后，氧化石墨烯均匀分散于有机溶剂中，形成稳定的氧化石墨烯分散液。在优选实施例中，氧化石墨烯在氧化石墨烯分散液中的重量百分含量为0.1~5wt%。在另一优选实施例中，用于分散氧化石墨烯的有机溶剂选用乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、甲苯、二甲苯、环己烷、N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种或两种以上的复合物。该优选的有机溶剂不仅能有效分散该氧化石墨烯，还能为后续的步骤S03中的改性反应提供合适的反应溶剂。上述步骤S03中，在对氧化石墨烯分散液加热的过程中，优选保持对该氧化石墨烯分散液的搅拌，保证氧化石墨烯的均匀分散。应当理解，对氧化石墨烯分散液的加热温度应该在有机溶剂的沸点以下。待温度加热至60°C以上后，并保持该 温度不变，向氧化石墨烯分散液加入硅烷偶联剂，使其与氧化石墨烯之间发生化学反应，对氧化石墨烯表面进行有机改性。为了提高改性反应的正向速率和提高对氧化石墨烯表面改性的程度，在优选实施例中，该改性反应时的稳度即氧化石墨烯分散液加热的温度为65~150°C。在另一优选实施例中，当氧化石墨烯分散液加热至60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可与工程塑料稳定复合的石墨烯的制备方法，包括如下步骤：获取氧化石墨烯；将所述氧化石墨烯研磨处理后分散于有机溶剂中，得到氧化石墨烯分散液；在氮气保护环境中，将所述氧化石墨烯分散液加热至60℃以上后，保持温度不变加入硅烷偶联剂进行改性反应，待改性反应结束后，除去有机溶剂，洗涤，得到表面有机改性的氧化石墨烯；将所述表面有机改性的氧化石墨烯进行还原处理，得到所述可与工程塑料稳定复合的石墨烯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，何征，
申请(专利权)人：深圳市沃特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：