专利名称：端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法
技术领域：
本发明所属技术领域为材料化学领域，特别涉及一种端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法。
背景技术：
2004年，曼彻斯特大学的Geim小组首次通过机械剥离法获得了新型ニ维原子晶体一石墨烯，单层碳原子以SP2杂化连接构成的ニ维蜂窝晶格，其理论厚度仅为0. 35nm，是目前所发现的最薄的ニ维材料。石墨烯的特殊结构使其表现出优异的物理化学特性。如石墨烯具有在已知材料中最高的強度；其载流子迁移率 达I. 5X IO4Cm2 V—1 S'在特定条件下(如低温骤冷等)，其迁移率甚至可高达2. 5 X IO5Cm2 V-1 S-1 ;石墨烯具有金刚石的3倍的热导率，达SxiO3W^nr1 .IT1 ;另外，石墨烯还具有室温量子霍尔效应(Hall effect)及室温铁磁性等特殊性质，在航空航天、新材料、电力、电子等领域具有良好的应用前景。石墨烯的这一系列性能使其作为高性能功能填料在聚合物复合材料领域表现出巨大的吸引力。热致性液晶化合物是ー种新型的高性能高分子材料，具有模量高、強度高、自增强等特点，在液晶态下呈现出特有的易流动性、优良的热稳定性和尺寸稳定性、较低的线膨胀系数和密度等优良的综合性能。热致性液晶在复合材料中可以起到自增强作用，对裂纹扩展具有约束闭合作用，少量热致性液晶原纤的存在可以阻止裂纹，提高脆性基体的韧性而不降低材料的耐热性和刚度。石墨烯/聚合物基复合材料可以实现材料的优互补或增强，石墨烯可以极大地提高聚合物材料的机械性能，这归因于石墨烯的高比表面积，强纳米材料-基体界面作用和SP2杂化碳优良的机械性能。同时，石墨烯/聚合物复合材料具有良好的导电、导热性，可以做成可弯曲的导电薄膜材料，对无线电波有一定的屏蔽能力，可应用于国防、军エ领域制备抗静电涂层，雷达吸波材料，以及潜艇飞机的隐身材料。另外，石墨烯在制备纳电子场效应晶体管，能源储备和导热材料方面也有很好的应用前景。这些决定了石墨烯/聚合物基复合材料是目前研究的热点，目前石墨烯/聚合物基复合材料的制备方法多祥，但大部分都操作エ艺流程复杂，存在污染现象，成本较高，难于在エ业上大規模生产应用，且端基含环氧基热致性液晶接枝氧化石墨烯化合物的概念从未被使用过。
发明内容
本发明的目的是提供一种端基含环氧基热致性液晶接枝氧化石墨烯化合物，该化合物的制备原料易得，并在氧化石墨烯片层上成功接枝上端基含环氧基的热致性液晶，实现了氧化石墨烯和热致性液晶化合物结构上的优势互补。具体步骤为
(I)称取2 10克对苯ニ甲酰氯和I. 5^7. 5克对羟基苯甲酸加入到1(T50毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，滴加0. 05-0. Ig吡啶作催化剂，磁力搅拌下于5(T90°C反应4 8小时；再加入6 30毫升亚硫酰氯(SOCl2)继续反应12 48小时；再加入I飞克ー缩ニこニ醇继续反应41小时；再加入0. 8^4克环氧丙醇，滴加0. 1-0. 5g 二月桂酸丁基锡做催化剂，继续反应41小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤2 3次，烘干即得到乳白色的端基含环氧基团热致性液晶化合物。(2)将0. ri克氧化石墨和5(Tl00毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)混合，在超声波环境下分散3(T120分钟，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液。(3)量取1(T50毫升亚硫酰氯(SOCl2)加入到步骤(2)制得的氧化石墨烯混合溶液中，磁力搅拌下于5(T80°C反应12 48小时，反应结束后，离心分离、产物用无水こ醇洗涤2^3次、烘干即得到酰氯化氧化石墨烯。(4)称取0.广1克步骤(3)制得的酰氯化氧化 石墨烯加入到2(T50毫升N，N-ニ甲基甲酰胺(DMF)中，超声波分散均匀后加入到带有搅拌器、温度计和冷凝管的反应容器中。(5)将5 50克步骤(I)制得的端基含环氧基团热致性液晶化合物溶解于2(Tl00毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)中然后加入到步骤(4)所得产物中，再滴加0. 05-0. Ig吡啶作催化剂，在6(T90°C下反应8 12小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤2 3次、烘干得到灰黑色产物，即为端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯。所述氧化石墨是以化学纯鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制得；其他化学试剂纯度均为分析纯。本方法采用廉价易得的原料，简单的合成过程制备出ー种端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯，具有以下优点
(I)制备氧化石墨烯的原料来源广、低廉易得、操作容易、エ艺简单，无污染。(2)石墨烯片层上成功接枝上了端基含环氧基的热致性液晶，实现了氧化石墨烯和液晶高分子结构上的优势互补。(3)制备エ艺比较简单、操作方便、重现性好及污染小，有利于エ业上大規模的实际生产开发。(4)制得的端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯用于改性环氧树脂，所得的复合材料的机械性能及热性能都得到很大的提高。
具体实施例方式氧化石墨是以鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制得，鳞片石墨为化学纯；其他化学试剂纯度均为分析纯。实施例I :
(I)称取2克对苯ニ甲酰氯和I. 5克对羟基苯甲酸加入到15毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，滴加0. 05g吡啶作催化剂，磁力搅拌下于80°C反应6小时；再加入8毫升亚硫酰氯(SOCl2)继续反应12小时；再加入3克ー缩ニこニ醇继续反应6小时；再加入2. 5克环氧丙醇，滴加0. 2g 二月桂酸丁基锡做催化剂，继续反应6小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤3次，烘干即得到乳白色的端基含环氧基团热致性液晶化合物。(2)将0. I克氧化石墨和50毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)混合，在超声波环境下分散60分钟，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液；(3)量取15毫升亚硫酰氯(SOCl2)加入到步骤(2)制得的氧化石墨烯混合溶液中，磁カ搅拌下于80°C反应24小时，反应结束后，离心分离、产物用无水こ醇洗涤3次、烘干即得到酰氯化氧化石墨烯。(4)称取0. I克步骤(3)制得的酰氯化氧化石墨烯加入到20毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)中，超声波分散均匀后加入到带有搅拌器、温度计和冷凝管的反应容器中；
(5)将8克步骤(I)制得的端基含环氧基团热致性液晶化合物溶解于20毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)中然后加入到步骤(4)所得产物中，再滴加0. 05g吡啶作催化剂，在80°C下反应8小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤3次、烘干得到灰黑色产物，即为端基含环氧基热致性 液晶化合物接枝氧化石墨烯。实施例2
(I)称取2克对苯ニ甲酰氯和3克对羟基苯甲酸加入到15毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，滴加0. Ig吡啶作催化剂，磁力搅拌下于80°C反应6小时；再加入10毫升亚硫酰氯(SOCl2)继续反应24小时；再加入4克ー缩ニこニ醇继续反应6小时；再加入3. 5克环氧丙醇，滴加0. 3g 二月桂酸丁基锡做催化剂，继续反应6小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤3次，烘干即得到乳白色的端基含环氧基团热致性液晶化合物。(2)将0. I克氧化石墨和50毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)混合，在超声波环境下分散90分钟，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液。(3)量取30毫升亚硫酰氯(SOCl2)加入到步骤(2)制得的氧化石墨烯混合溶液中，磁力搅拌下于80°C反应36小时，反应结束后，离心分离、产物用无水こ醇洗涤3次、烘干即
得到酰氯化氧化石墨烯。(4)称取0. I克步骤(3)制得的酰氯化氧化石墨烯加入到20毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)中，超声波分散均匀后加入到带有搅拌器、温度计和冷凝管的反应容器中。(5)将16克步骤(I)制得的端基含环氧基团热致性液晶化合物溶解于40毫升N，N-ニ甲基甲酰胺(DMF)中然后加入到步骤(4)所得产物中，再滴加0. Ig吡啶作催化剂，在80°C下反应8小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤3次、烘干得到灰黑色产物，即为端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯。实施例3
(I)称取4克对苯ニ甲酰氯和I. 5克对羟基苯甲酸加入到15毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，滴加0. Ig吡啶作催化剂，磁力搅拌下于80°C反应6小时；再加入8毫升亚硫酰氯(SOCl2)继续反应24小时；再加入3克ー缩ニこニ醇继续反应6小时；再加入2. 5克环氧丙醇，滴加0. 5g 二月桂酸丁基锡做催化剂，继续反应6小吋，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤3次，烘干即得到乳白色的端基含环氧基团热致性液晶化合物。(2)将0. I克氧化石墨和50毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)混合，在超声波环境下分散120分钟，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液。(3)量取30毫升亚硫酰氯(SOCl2)加入到步骤(2)制得的氧化石墨烯混合溶液中，磁力搅拌下于80°C反应48小时，反应结束后，离心分离、产物用无水こ醇洗涤3次、烘干即
得到酰氯化氧化石墨烯。
(4)称取0. I克步骤(3)制得的酰氯化氧化石墨烯加入到20毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)中，超声波分散均匀后加入到带有搅拌器、温度计和冷凝管的反应容器中，然后将20克步骤(I)制得的端基含环氧基团热致性液晶化合物溶解于40毫升N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)中然后加入到步骤(4)所得产物中，再滴加0. Ig吡啶作催化剂，在80°C下反应8小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水こ醇洗涤3次、烘干得到灰黑色产物，即为端基含环氧基热致性液晶化 合物接枝氧化石墨烯。
权利要求
1. 一种端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法，其特征在于具体步骤为 (1)称取2 10克对苯二甲酰氯和I.5^7. 5克对羟基苯甲酸加入到1(T50毫升N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，滴加0. 05-0. Ig吡啶作催化剂，磁力搅拌下于5(T90°C反应4 8小时；再加入6 30毫升亚硫酰氯继续反应12 48小时；再加入I飞克一缩二乙二醇继续反应4 8小时；再加入0. 8^4克环氧丙醇，滴加0. 1-0. 5g 二月桂酸丁基锡做催化剂，继续反应4 8小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水乙醇洗涤2 3次，烘干即得到乳白色的端基含环氧基团热致性液晶化合物； (2)将0.f I克氧化石墨和5(T100毫升N，N-二甲基甲酰胺混合，在超声波环境下分散30^120分钟，形成均匀分散的氧化石墨烯混合溶液； (3)量取1(T50毫升亚硫酰氯加入到步骤(2)制得的氧化石墨烯混合溶液中，磁力搅拌下于5(T80°C反应12 48小时，反应结束后，离心分离、产物用无水乙醇洗涤2 3次、烘干即得到酰氯化氧化石墨烯； (4)称取0.n克步骤(3)制得的酰氯化氧化石墨烯加入到2(T50毫升N，N-二甲基甲酰胺中，超声波分散均匀后加入到带有搅拌器、温度计和冷凝管的反应容器中； (5)将5 50克步骤(I)制得的端基含环氧基团热致性液晶化合物溶解于2(T100毫升N，N-二甲基甲酰胺中然后加入到步骤(4)所得产物中，再滴加0. 05-0. Ig吡啶作催化剂，在6(T9(TC下反应8 12小时，反应结束后，用大量水使产物沉淀，减压抽滤，产物用无水乙醇洗涤2 3次、烘干得到灰黑色产物，即为端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯； 所述氧化石墨是以化学纯鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制得；其他化学试剂纯度均为分析纯。
全文摘要
本发明公开了一种端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法。以对苯二甲酰氯、对羟基苯甲酸、亚硫酰氯、一缩二乙二醇和环氧丙醇为原料，吡啶和二月桂酸丁基锡作为催化剂反应制得端基含环氧基团热致性液晶化合物；亚硫酰氯加入超声波分散形成的氧化石墨烯混合液中反应制得酰氯化氧化石墨烯；酰氯化氧化石墨烯与端基含环氧基团热致性液晶化合物为原料，以吡啶作催化剂，反应制得端基含环氧基热致性液晶化合物接枝氧化石墨烯。所述氧化石墨是以化学纯鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制得；其他化学试剂纯度均为分析纯。本发明原料来源广，制备工艺简单，无污染，成本较低，利于工业大规模生产。
文档编号C08G63/78GK102766265SQ20121028418
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月12日 优先权日2012年8月12日
发明者凌日华, 李善荣, 祁博, 袁正凯, 陆绍荣 申请人:桂林理工大学