本发明是一种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法，属于石墨烯及表面处理技术领域。
背景技术：
硅橡胶是一种半有机和半无机的特种高分子材料，热稳定性、耐天候老化性能突出；具有良好的链柔顺性，在低温下仍能保持弹性；此外，硅橡胶的抗紫外光、耐溶剂性质方面也有优异的表现，广泛应用于航空、航天、电子和通讯等高新技术领域。石墨烯是一种近年来兴起的材料，具有出色的电、热传导及力学性能，但因其易于团聚、与硅橡胶的相容性差，故尚无法作为功能助剂应用于高性能硅橡胶制品的制备。因此，为在硅橡胶中充分发挥石墨烯本身的出色性能，实现在硅橡胶中良好分散是关键的一步。
从国内外的研究文献来看，越来越多的学者关注到了石墨烯和硅橡胶的相容性问题，将表面处理后的石墨烯加入硅橡胶中，但他们多采用的处理思路是利用有机物对石墨烯材料表面进行处理，且处理剂基本是含碳官能度或碳链的硅烷偶联剂，如马丹丹、赵东林和张东东等采用硅烷偶联剂kh-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)处理石墨烯(高分子材料科学与工程，2013,29(10)：138-141)，高群、徐燕等也采用硅烷偶联剂kh-550或二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯处理石墨烯(专利号cn1056944661a)，并将所得的处理后石墨烯加入并制备硅橡胶。以上文献和工作在一定程度上实现了改性石墨烯与硅橡胶相容性的提高，但这些方法得到的石墨烯表面接枝基团是有机硅小分子化合物，与硅橡胶的相容性提高有限。
技术实现要素：
本发明的目的正是针对现在技术存在的不足，提出一种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法，其目的是使制备的该种有机硅烷低聚物改性石墨烯具有与一般硅橡胶相同的的“硅-氧”重复单元，从而使得到的改性石墨烯具有更高的与硅橡胶胶料相容性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法的步骤如下：
步骤一、合成准备
在三口反应瓶中加入10质量份的氧化-还原法制得的氧化石墨烯，该氧化石墨烯的片层厚度在0.5nm～10nm之间，加入充分干燥的无水溶剂并封口，对混合体系进行40min～90min的超声分散，得到1g～50g/l的分散体系，将三口反应瓶的中间口安装搅拌装置，侧口分别安装回流冷凝管和恒压滴液装置；
所述无水溶剂为四氢呋喃、甲基四氢呋喃或环己烷；
步骤二、氧化石墨烯的氯硅烷改性反应和水解缩合
2.1通过恒压滴液装置向三口反应瓶中滴加5～100质量份的氯硅烷，升温至回流反应，反应24h～48h，完成氧化石墨烯的氯硅烷改性；
2.2利用恒压滴液漏斗在10min～15min内向三口反应瓶中加入0.5～15质量份去子离水和10～100质量份四氢呋喃的混合液，继续反应1.0h～2.0h，得到有机硅烷低聚物改性石墨烯分散液；
步骤三、有机硅烷低聚物改性石墨烯分散液中成分的分离、纯化
将有机硅烷低聚物改性石墨烯分散液冷却至室温，进行真空抽滤并水洗，后将所得固体进行减压蒸馏干燥。
所述的氯硅烷的分子式为：rnsicl(4-n)，其中：r为甲基、乙烯基或苯基中的一种或几种，n为不大于3的正整数。
上述步骤2.2中，当加入去离子水的质量不大于2质量份时，在机硅烷低聚物改性石墨烯分散液中加入过量水或氨水进行端基羟基化，或加入甲醇或乙醇进行端基烷氧基化，进行封端基团的替代。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.实现了氧化石墨烯的低聚有机硅烷接枝改性；
2.石墨烯改性方法操作简单易行，中间步骤少，所有反应均在同一反应容器中进行；
3.可以通过控制不同官能度的氯硅烷的投入量及水解时去离子水的加入量控制接枝的有机硅烷结构及聚合度；
4.可以通过水解或者醇解对封端基团进行调整。
具体实施方法
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
实施例1：
该种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法的步骤如下：
在三口反应瓶中加入2g氧化石墨烯后，加入250g充分干燥的无水四氢呋喃并封口；对混合体系进行90min的超声分散。将三口反应瓶的中间口安装搅拌装置，侧口分别安装回流冷凝管和恒压滴液装置；
通过恒压滴液装置向三口反应瓶中滴加5g二甲基二氯硅烷，升温至微回流反应，反应36h。反应1.0h后，在12min内向体系中滴加入15ml含0.3g去子离水的去离子水-四氢呋喃混合液。继续反应2h后，加入过量去离子水进行水解，得到羟基封端的有机硅烷低聚物改性石墨烯。将以上反应体系降温至室温，真空抽滤并水洗，并将所得固体物质进行减压蒸馏干燥。
实施例2：
该种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法的步骤如下：
与实施例1的区别在于，通过恒压滴液装置向三口反应瓶中滴加5g甲基苯基二氯硅烷，和1g三甲基一氯硅烷后升温至微回流反应，反应40h。反应1.0h后，在10min内向体系中滴加10ml含0.6g去子离水的去离子水-四氢呋喃混合液，继续反应2h，得到三甲基硅烷封端的有机硅烷低聚物改性石墨烯。将以上反应体系降温至室温，真空抽滤并水洗，并将所得固体物质进行减压蒸馏干燥。
实施例3：
该种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法的步骤如下：
与实施例2的区别在于，通过恒压滴液装置向三口反应瓶中滴加5g二甲基二氯硅烷，和1g三甲基一氯硅烷以及0.2g一甲基三氯硅烷后升温至微回流反应，反应48h。反应1.0h后，在14min内向体系中滴加40ml含0.5g去子离水的去离子水-四氢呋喃混合液，继续反应2h，得到三甲基硅烷封端的含支链的有机硅烷低聚物改性石墨烯。
实施例4：
该种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法的步骤如下：
与实施例1的区别在于，加入过量氨水进行水解，得到羟基封端的有机硅烷低聚物改性石墨烯。
实施例5：
该种有机硅烷低聚物改性石墨烯的制备方法的步骤如下：
与实施例1的区别在于，加入过量乙醇进行醇解，最终得到乙氧基封端有机硅烷低聚物改性石墨烯。