一种改性石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚合物复合材料制备技术领域，具体设及一种改性石墨締-聚甲基丙 締酸甲醋复合薄膜的制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)，通常被称作有机玻璃，它的化学稳定性好，透光率高， 溶解性能和成膜性能，机械性能高，安全无毒，价格低，且易于成型加工，广泛用于航空、光 学仪器、建筑等领域。但聚甲基丙締酸甲醋本身质脆易开裂，热稳定性较差，使得聚甲基丙 締酸甲醋及其复合材料在诸多领域的应用都受到限制。
[0004] 石墨締是一种新型的二维纳米碳材料，具有优异的电性能、机械性能和热性能等， 因此，将其作为纳米填料组分加入聚合物中，可W有效改善聚合物的电、机械和热等性能。 因此，运种方法将成为聚合物基纳米复合材料领域的研究热点和重点。然而，石墨締的表面 呈惰性状态，与其他介质之间的相互作用弱，且石墨締片层之间具有较强的范德华力，导致 其亲水、亲油性都很差，运使得它在聚甲基丙締酸甲醋基体中的分散性差且容易团聚，因而 不能很好地与聚合物基体复合，运大大限制了石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合材料的进一 步研究和应用范围。
[0005] 石墨締的分散状态对复合材料的性能会产生明显影响，因此，石墨締的分散性问 题是石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合材料制备中的关键问题。
[0006]
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的上述不足，本发明利用改性剂对石墨締进行修饰，从而提高 和改善它在水和有机溶剂中的分散性，进而提供一种制备简单、反应条件溫和、易于操控制 且分散均匀的改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合薄膜的制备方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： 1)改性石墨締的制备：先将氧化石墨締分散在去离子水中，在常溫下超声震荡揽拌 0. 1-2地，得到浓度为0. 01-3. 0mg/mL的氧化石墨締-水分散液；再将7-径基-4-甲基香 豆素加入到该氧化石墨締-水分散液中，在20-50°C下揽拌0.I-IOh;然后加入碱性溶液，揽 拌0.l-12h，并调节抑值到9-10巧加入化学还原剂，在60-100°C下反应10-10化得到改 性混合液；将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涂所述的固态 物质至中性；放置在大气或者真空环境下，于40-80°C干燥至恒重，即得到改性石墨締。
[0009] 2)配制改性石墨締-四氨巧喃分散液：将步骤1)得到的改性石墨締加入到四氨巧 喃中，揽拌0.1-1011，然后超声震荡0.1-2地，得到浓度为0.01-2.0 111邑/血的改性石墨締-四 氨巧喃分散液。
[0010] 3)制备薄膜：将聚甲基丙締酸甲醋溶解于四氨巧喃中，得到质量浓度为1%-10%的 聚甲基丙締酸甲醋溶液；将步骤2)得到的改性石墨締-四氨巧喃分散液加入到上述聚甲基 丙締酸甲醋溶液中，揽拌0. 1-化，再用超声震荡0. 1-2地，得到分散均匀的改性石墨締-聚 甲基丙締酸甲醋混合溶液；将上述石墨締-聚甲基丙締酸甲醋混合溶液倒入器皿中，在大 气或真空环境下，于40-80°C下干燥至恒重，得到改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合薄 膜；其中，改性石墨締的质量分数为0. 1%-15%。
[0011] 进一步，步骤1)中所述的碱性溶液是浓度为0. 1-2. 0mol/L的氨氧化钢溶液或质 量分数为25%-28%的氨水溶液。
[0012] 进一步，步骤1)中所述的氧化石墨締、7-径基-4-甲基香豆素、化学还原剂的质量 比为 1 :1-50 :1-60。
[0013] 进一步，步骤1)中所述的化学还原剂为水合阱、维生素C或葡萄糖。
[0014] 与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果： 1、本发明选取的聚合物基体为聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)，可W通过购买市售品或合成 制备获得，安全无毒，化学稳定性好。溶解性能好，成膜性能好，有利于加工制备。
[0015] 2、本发明选取的改性剂为7-径基-4-甲基香豆素，其分子含有径基、醋基和共辆 结构等，可W与氧化石墨締中的幾基和簇基等含氧基团发生氨键和6-5等相互作用，通过 被还原而得到的改性石墨締中也含有径基等基团，可W与聚甲基丙締酸甲醋分子中的醋基 产生氨键相互作用，有利于提高和改善石墨締在聚甲基丙締酸甲醋中的分散性，增强界面 结合力。
[0016] 3、本发明选取的改性剂为7-径基-4-甲基香豆素，可W通过购买市售品或合成制 备获得，材料易于获得，溶解性能好，化学稳定性好，成本低。
[0017] 4、本发明选取的化学还原剂，可W通过购买市售品或合成制备获得，材料易于获 得，溶解性能好，化学稳定性好，价格低廉。
[0018] 5、本发明所述的一种改性石墨締/聚甲基丙締酸甲醋复合薄膜的制备方法，可W 通过控制改性石墨締的添加量来调节聚甲基丙締酸甲醋热性能等的优劣，制备出的复合薄 膜分散均匀，性能稳定。
[0019] 6、该制备方法简单，条件溫和，易于操作和控制。
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【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0022] 本发明所使用的聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)，可W通过购买市售品或合成制备获 得。其溶解性能好，易溶于四氨巧喃等有机溶剂，成膜性能好，便于加工制备。
[0023] 本发明所利用改性剂，即7-径基-4-甲基香豆素，来修饰石墨締，从而提高石墨締 在水和有机溶剂中的分散性。其中，改性剂，即7-径基-4-甲基香豆素，中文别名为香豆素 4,其分子结构式如下：
它可W通过购买市售品或合成制备获得，化学稳定性好，溶解性能好。
[0024] 本发明所采用的原料一一氧化石墨締可W通过购买市售品或合成制备得到。
[00巧]一、一种改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合薄膜的制备方法，包括如下步骤： 1)改性石墨締的制备：先将氧化石墨締分散在去离子水中，在常溫下超声震荡揽拌 0. 1-2地，得到浓度为0. 01-3. 0mg/mL的氧化石墨締-水分散液；再将7-径基-4-甲基香 豆素加入到该氧化石墨締-水分散液中，在20-50°C下揽拌0.I-IOh;然后加入碱性溶液，揽 拌0.l-12h，并调节抑值到9-10巧加入化学还原剂，在60-100°C下反应IO-IOOh得到改 性混合液；将该改性混合液抽滤得到固态物质，再依次用乙醇和去离子水洗涂所述的固态 物质至中性；放置在大气或者真空环境下，于40-80°C干燥至恒重，即得到改性石墨締； 本步骤操作是采用添加改性剂和化学还原氧化石墨締的方法来制备改性石墨締。所述 氧化石墨締、7-径基-4-甲基香豆素、化学还原剂中，7-径基-4-甲基香豆素、化学还原剂 应过量使用，反应用通过洗涂操作除去过量的改性剂和化学还原剂。
[0026] 2)配制改性石墨締-四氨巧喃分散液：将步骤1)得到的改性石墨締加入到四氨巧 喃中，揽拌0.1-1011，然后超声震荡0.1-2地，得到浓度为0.01-2.0 111邑/血的改性石墨締-四 氨巧喃分散液。
[0027] 3)制备薄膜：将聚甲基丙締酸甲醋溶解于四氨巧喃等有机溶剂中，得到质量浓度 为1%-10%的聚甲基丙締酸甲醋溶液；将步骤2)得到的改性石墨締-四氨巧喃分散液加入 到上述聚甲基丙締酸甲醋溶液中，揽拌0. 1-化，再用超声震荡0. 1-2地，得到分散均匀的改 性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋混合溶液；将上述石墨締-聚甲基丙締酸甲醋混合溶液倒入 器皿中，在大气或真空环境下，于40-80°C下干燥至恒重，得到改性石墨締-聚甲基丙締酸 甲醋复合薄膜；其中，改性石墨締的质量分数为0. 1%-15〇/〇。
[0028] 本步骤操作是采用溶液共混法来制备改性石墨締-聚甲基丙締酸甲醋复合薄膜。
[0029] 其中，步骤1)中所述的碱性溶液是浓度为0. 1-2. 0mol/L的氨氧化钢溶液或质量 分数为25%-28%的氨水溶液；所述的化学还原剂为水合阱、维生素C或葡萄糖。
[0030] 步骤1)中所述的氧化石墨締、7-径基-4-甲基香豆素、化学还原剂的质量比为1 : 1-50 :1-60。该比例是一种优化方案，制备的效果最好。
[0031] 本发明改性剂选用7-径基-4-甲基香豆素，本发明选用水合阱，维生素C或葡 萄糖等化学还原剂；先制备改性石墨締，再配制改性石墨締的分散液，然后将改性石墨締 的分散液加入到聚甲基丙締酸甲醋溶液中，得到分散均匀的改性石墨締-