一种铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料及其制备方法与流程

技术特征：

1.一种铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，由交联型含季铵离子的苯乙烯类嵌段共聚物和胺化改性氧化石墨烯组成，其中胺化改性氧化石墨烯质量百分数为0.05～2.5％。

2.根据权利要求1所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料为由氯甲基化苯乙烯类嵌段共聚物与双官能团或三官能团有机叔胺化合物及胺化改性氧化石墨烯在有机介质中混合、原位反应，再在碱性溶液中进行负离子交换得到的产物。

3.根据权利要求2所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：所述的氯甲基化苯乙烯类嵌段共聚物为含有对氯甲基苯乙烯结构单元的嵌段共聚物，选自氯甲基化聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)、氯甲基化聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯)、氯甲基化聚(苯乙烯-b-(乙烯-丙烯)-b-苯乙烯)、氯甲基化聚(苯乙烯-b-(乙烯-co-丁烯)-b-苯乙烯)或氯甲基化聚(苯乙烯-b-异丁烯-b-苯乙烯)中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：双官能团或三官能团有机叔胺化合物的化学结构通式分别为：

式中B₁-B₁₂选自H、C₁～C₂₀烷基或C₆～C₂₀芳香基，可以相同也可以不同。

5.根据权利要求4所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：双官能团有机叔胺化合物选自下述化合物中的一种或多种：乙二胺、丙二胺、戊二胺、己二胺、环己二胺、苯二胺、3,4-二甲基邻苯二胺、2,5-二甲基对苯二胺、N-苄基乙二胺、N-己基乙二胺、N-甲基-1,3-丙二胺、N-丙基-1,3-丙二胺、N-丙基乙烯二胺；N,N-二甲基乙二胺、N-乙基-N'-甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N'-二乙基-1,3-丙二胺、N,N'-二丙基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基-1,3-丙二胺、N,N'-二甲基-1,6-己二胺、N,N-二甲基苯二胺、N,N-二乙基苯二胺、N,N'-二丁基苯二胺、N,N'-双(1-甲基庚基)苯二胺、三乙基乙二胺、N'-苄基-N,N-二甲基乙二胺、三甲基乙二胺、N,N-二乙基-N'-甲基乙二胺、四甲基乙二胺、N',N'-二苄基氮-N,N'-二甲基乙二胺、N',N'-二苄基氮-N,N'-二甲基乙二胺、N,N'-二丙基乙二胺、四甲基-1,3-丙二胺、四甲基-1,4-丁二胺、四乙基戊烯二胺、四甲基-1,6-己二胺、N,N-二甲基-N',N'-二甲基乙基-1,2-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、四甲基苯二胺、4,4'-亚甲基双(N,N-二甲基苯胺)、1,4-二叠氮双环(2,2,2)辛烷或四甲基-1,8-萘二胺；三官能团有机叔胺化合物选自下述化合物中的一种或多种：双六甲基三胺、二乙烯三胺、4-十二基二乙烯三胺、N,N-二甲基亚二丙基三胺、N,N-二乙基二乙烯基三胺、N,N',N”-三苯基-1,3,5-苯三胺、N,N',N”-三己基二乙烯三胺、五甲基二亚乙基三胺、N,N',N”-三甲基二(六亚甲基)三胺、N,N',N”-三甲基二乙烯三胺、N,N',N”-三甲基二丙撑三胺或N,N,N',N'-四乙基二乙烯三胺。

6.根据权利要求4或5所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：双官能团有机叔胺化合物选自下述化合物中的一种或多种： 四甲基乙二胺、N,N'-二丙基乙二胺、三乙基乙二胺、丙二胺、苯二胺、四甲基-1,3-丙二胺、四甲基-1,3-丁二胺或四甲基-1,6-己二胺；三官能团有机叔胺化合物选自下述化合物中的一种或多种：二乙烯三胺、N,N',N”-三己基二乙烯三胺、N,N',N”-三甲基二(六亚甲基)三胺、N,N',N”-三甲基二乙烯三胺或五甲基二亚乙基三胺。

7.根据权利要求2所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：胺化改性石墨烯是采用氧化石墨烯与含-NH₂基团的有机化合物反应的产物。

8.根据权利要求7所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：所述的含-NH₂基团的有机化合物物选自下述化合物中的一种或多种：正丁胺、正戊胺、2-氨基戊烷、2-氨基庚烷、正庚胺、2-环戊基乙胺、2-氨基辛烷、2-氨基-6-甲基庚烷、1-氨基-6-甲基庚烷、2-乙基己胺、2-环己基乙胺、正己胺、辛烷胺、2-氨基壬烷、正壬胺、1-癸胺、正十一胺、2-氨十一烷、十三胺、十二胺、十四胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十八胺、十九胺、二十胺、苯胺、甲苯胺、苯乙胺、对甲基苯乙胺、3-苯基丙胺、乙二胺、1,2-丙二胺、1，3-丙二胺、2-甲基-1,3-丙二胺、1，5-戊二胺、2-甲基-1,5-二氨基戊烷、1,6-己二胺、1,7-庚二胺，1，8-辛二胺、1,9-壬二胺，1,10-癸二胺，1,11-二氨基十一烷，1,12-二氨基十二烷、1,16-二氨基六烷、5-(二甲氨基)戊胺、3-(二丁氨基)丙胺、2-氨基-5-二乙氨基戊烷、N,N-二乙基对苯二胺、N,N-二乙基-2-甲基-1,4-苯二胺、N,N-二甲基-间苯二胺、N,N-二甲基-对苯二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、3-二乙胺基丙胺、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N,N-双(三氨丙 基)甲基胺，、N,N-二乙基-1,4-丁二胺、4-吡咯烷丁胺、4-氨甲基-1-(正丁基)哌啶或N-(3-氨基-1-甲基丙基)-N,N-二甲胺。

9.根据权利要求7或8所述的铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料，其特征是：所述的含-NH₂基团的有机化合物选自下述化合物中的一种或多种：N,N-二乙基对苯二胺、N,N-二乙基-2-甲基-1,4-苯二胺、N,N-二甲基-间苯二胺、N,N-二甲基-对苯二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、3-二乙胺基丙胺、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二丁基乙二胺、N,N-双(三氨丙基)甲基胺、N,N-二乙基-1,4-丁二胺、4-吡咯烷丁胺、4-氨甲基-1-(正丁基)哌啶或N-(3-氨基-1-甲基丙基)-N,N-二甲胺；可将胺化改性后的GO进一步与卤代烷烃反应进行季铵盐离子化处理，具体处理方法为：将胺化改性的GO与卤代烷烃混合在30～90℃下反应3～24h，所述卤代烷选自：氯丁烷、氯戊烷、氯己烷、氯庚烷、氯辛烷、氯壬烷、氯癸烷、氯十二烷、溴丙烷、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷、溴庚烷、溴辛烷、溴壬烷、溴癸烷、溴十二烷、氯甲基环丙烷、1-氯-3-甲基丁烷、苄基氯、对甲基氯苄、2-苯基氯乙烷、3-苯基氯丙烷、4-苯基丁基氯、1-氯-5-苯基戊烷、1-氯-6-苯基己烷、1-氯-7-苯基庚烷、1-氯-8-苯基辛烷烷、1-氯-9-苯基壬烷、1-氯-10-苯基癸烷、4-乙基苄氯、4-叔丁基氯苄、3，4-二甲基苄氯、苄基溴、1-溴-3-甲基丁烷、对甲基溴苄、2-苯基溴乙烷、3-苯基溴丙烷、4-苯基丁基溴、1-溴-5-苯基戊烷、1-溴-6-苯基己烷、1-溴-7-苯基庚烷、1-溴-8-苯基辛烷烷、1-溴-9-苯基壬烷、1-溴-10-苯基癸烷、4-乙基苄溴、4-叔丁基溴苄或3，4-二甲基苄溴。

10.权利要求1至9所述的任何一种铵化交联型嵌段共聚物/改性氧化石墨烯复合物的制备方法，采用原位生成的方法，具体制备方法和步骤为：

(1)将氯甲基化的苯乙烯类嵌段共聚物溶解于有机介质中配制成溶液，聚合物浓度为10～200g/L；

(2)将胺化改性氧化石墨烯与有机介质混合配制成分散液，浓度为0.1～10mg/mL；

(3)向氯甲基化苯乙烯类嵌段共聚物/有机介质溶液中加入胺化改性石墨烯/有机介质分散液及多官能团有机叔胺化合物，混合均匀，其中，氯甲基化苯乙烯类嵌段共聚物中氯甲基与有机胺化合物中胺基的摩尔比0.01:1～0.3:1；控制反应温度为-10～95℃，得到氯化铵盐取代的嵌段共聚物/石墨烯复合材料；

(4)将步骤(3)得到的氯化铵盐取代的嵌段共聚物/石墨烯复合材料置于NaOH或KOH的水溶液中，经负离子交换反应，得到铵化交联型嵌段共聚物/石墨烯复合材料。