一種改性石墨烯-聚乙烯醇復(fù)合薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚合物復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種改性石墨締-聚乙締醇 復(fù)合薄膜的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 聚乙締醇（PVA)是由聚醋酸乙締醋水解而成的一種水溶性聚合物，具有優(yōu)良的親 水性和成膜性，還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，安全無(wú)毒、用途廣泛。但聚乙締醇 本身強(qiáng)度低，耐熱等性能差，運(yùn)使得聚乙締醇及其復(fù)合材料在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用都受到限制。
[0004] 石墨締是一種新型的二維納米碳材料，具有優(yōu)異的電性能、機(jī)械性能和熱性能等， 因此，將其作為納米填料組分加入聚合物中，可W有效改善聚合物的電、機(jī)械和熱等性能。 因此，運(yùn)種方法將成為聚合物基納米復(fù)合材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。然而，石墨締的表 面呈惰性狀態(tài)，與其他介質(zhì)之間的相互作用弱，且石墨締片層之間具有較強(qiáng)的范德華力，導(dǎo) 致其親水、親油性都很差，運(yùn)使得它在聚乙締醇基體中的分散性差且容易團(tuán)聚，因而不能很 好地與聚合物基體復(fù)合，運(yùn)大大限制了石墨締-聚乙締醇復(fù)合材料的進(jìn)一步研究和應(yīng)用范 圍。
[0005] 石墨締的分散狀態(tài)對(duì)復(fù)合材料的性能會(huì)產(chǎn)生明顯影響，因此，石墨締的分散性問 題是石墨締/聚乙締醇復(fù)合材料制備中的關(guān)鍵問題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明利用改性劑對(duì)石墨締進(jìn)行修飾，從而提高 和改善它在水和有機(jī)溶劑中的分散性，進(jìn)而提供一種制備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、易于操控制 且分散均勻的改性石墨締-聚乙締醇復(fù)合薄膜的制備方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種改性石墨締-聚乙締醇復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1)改性石墨締的制備：先將氧化石墨締分散在去離子水中，在常溫下超聲震蕩攬拌 0. 5-12h，得到濃度為0. 01-2. 0mg/mL的氧化石墨締-水分散液；再將7-徑基-4-甲基香 豆素加入到該氧化石墨締-水分散液中，在20-60°C下攬拌0.1-化；然后加入堿性溶液，攬 拌0. 1-化，并調(diào)節(jié)抑值到9-10 ;再加入化學(xué)還原劑，在60-95°C下反應(yīng)12-9化得到改性混 合液；將該改性混合液抽濾得到固態(tài)物質(zhì)，再依次用乙醇和去離子水洗涂所述的固態(tài)物質(zhì) 至中性；放置在大氣或者真空環(huán)境下，于40-70°C干燥至恒重，即得到改性石墨締。
[0009]2)配制改性石墨締的分散液：將步驟1)得到的改性石墨締作為溶質(zhì)加入到溶劑 中，攬拌0. 5-化，然后超聲震蕩0. 5-lOh，得到濃度為0. 01-2. 0mg/mL的改性石墨締的分散 液。
[0010] 3)制備薄膜：將聚乙締醇在20-95 °C下溶解于去離子水中，得到質(zhì)量濃度為 1%-10%的聚乙締醇水溶液；將步驟2)得到的改性石墨締的分散液加入到上述聚乙締醇 水溶液中，攬拌0.1-化，再用超聲震蕩〇.5-12h，得到分散均勻的改性石墨締-聚乙締醇 混合溶液。將上述改性石墨締-聚乙締醇混合溶液倒入器皿中，在大氣或真空環(huán)境下，于 40-70°C下干燥至恒重，得到改性石墨締-聚乙締醇復(fù)合薄膜；其中，改性石墨締的質(zhì)量分 數(shù)為0.1%-10%。
[0011] 進(jìn)一步，步驟1)中所述的堿性溶液是濃度為0.1-2.0mol/L的氨氧化鋼溶液或質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為25%-28%的氨水溶液。
[0012] 進(jìn)一步，步驟1)中所述的氧化石墨締、7-徑基-4-甲基香豆素、化學(xué)還原劑的質(zhì)量 比為 1 :1-20 :1-50。
[0013] 進(jìn)一步，步驟1)中所述的化學(xué)還原劑為水合阱、維生素C或葡萄糖。
[0014] 進(jìn)一步，步驟2)中所述的溶劑為去離子水或四氨巧喃。
[0015] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明選取的聚合物基體為聚乙締醇（PVA)，可W通過購(gòu)買市售品或合成制備獲得， 材料來(lái)源廣泛，安全無(wú)毒，化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性好。溶解性能好，易溶于水和二甲基亞 諷（DMSO)等常見有機(jī)溶劑，成膜性能好，有利于加工制備。
[0016] 2、本發(fā)明選取的改性劑為7-徑基-4-甲基香豆素，其分子含有徑基、醋基和共輛 結(jié)構(gòu)等，可W與氧化石墨締中的幾基和簇基等含氧基團(tuán)發(fā)生氨鍵和6-5鍵等相互作用，通 過被還原而得到的改性石墨締中也含有徑基等基團(tuán)，可W與聚乙締醇分子中的徑基產(chǎn)生氨 鍵相互作用，有利于提高和改善石墨締在聚乙締醇中的分散性，增強(qiáng)界面結(jié)合力。
[0017] 3、本發(fā)明選取的改性劑為7-徑基-4-甲基香豆素，可W通過購(gòu)買市售品或合成制 備獲得，材料易于獲得，溶解性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好，成本低。
[0018] 4、本發(fā)明選取的化學(xué)還原劑，可W通過購(gòu)買市售品或合成制備獲得，材料易于獲 得，溶解性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉。
[0019] 5、本發(fā)明所述的一種改性石墨締/聚乙締醇復(fù)合薄膜的制備方法，可W通過控制 改性石墨締的添加量來(lái)調(diào)節(jié)聚乙締醇熱性能等的優(yōu)劣，制備出的復(fù)合薄膜分散均勻，性能 穩(wěn)定。
[0020] 6、該制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，易于操作和控制。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 本發(fā)明所使用的聚乙締醇（PVA)，是由聚醋酸乙締醋水解而成的一種聚合物，可W 通過購(gòu)買市售品或合成制備獲得。其溶解性能好，易溶于水和二甲基亞諷（DMSO)等有機(jī)溶 劑，成膜性能好，便于加工制備。
[0024] 本發(fā)明所利用改性劑，即7-徑基-4-甲基香豆素，來(lái)修飾石墨締，從而提高石墨締 在水和有機(jī)溶劑中的分散性。其中，改性劑，即7-徑基-4-甲基香豆素，中文別名為香豆素 4,其分子結(jié)構(gòu)式如下：
它可W通過購(gòu)買市售品或合成制備獲得，化學(xué)穩(wěn)定性好，溶解性能好。
[00巧]本發(fā)明所采用的原料一-氧化石墨締可W通過購(gòu)買市售品或合成制備得到。
[0026] -、一種改性石墨締-聚乙締醇復(fù)合薄膜的制備方法，包括如下步驟： 1)改性石墨締的制備：先將氧化石墨締分散在去離子水中，在常溫下超聲震蕩攬拌 0. 5-12h，得到濃度為0. 01-2. 0mg/mL的氧化石墨締-水分散液；再將7-徑基-4-甲基香 豆素加入到該氧化石墨締-水分散液中，在20-60°C下攬拌0.1-化；然后加入堿性溶液，攬 拌0. 1-化，并調(diào)節(jié)抑值到9-10 ;再加入化學(xué)還原劑，在60-95°C下反應(yīng)12-9化得到改性混 合液；將該改性混合液抽濾得到固態(tài)物質(zhì)，再依次用乙醇和去離子水洗涂所述的固態(tài)物質(zhì) 至中性；放置在大氣或者真空環(huán)境下，于40-70°C干燥至恒重，即得到改性石墨締。
[0027] 本步驟操作是采用添加改性劑和化學(xué)還原氧化石墨締的方法來(lái)制備改性石墨締。 所述氧化石墨締、7-徑基-4-甲基香豆素、化學(xué)還原劑中，7-徑基-4-甲基香豆素、化學(xué)還 原劑應(yīng)過量使用，反應(yīng)用通過洗涂操作除去過量的改性劑和化學(xué)還原劑。
[0028]2)配制改性石墨締的分散液：將步驟1)得到的改性石墨締作為溶質(zhì)加入到溶劑 中，攬拌0. 5-化，然后超聲震蕩0. 5-lOh，得到濃度為0. 01-2. 0mg/mL的改性石墨締的分散 液。
[0029] 3)制備薄膜：將聚乙締醇在20-95 °C下溶解于去離子水中，得到質(zhì)量濃度為 1%-10%的聚乙締醇水溶液；將步驟2)得到的改性石墨締的分散液加入到上述聚乙締醇 水溶液中，攬拌0.1-化，再用超聲震蕩〇.5-12h，得到分散均勻的改性石墨締-聚乙締醇 混合溶液；將上述改性石墨締-聚乙締醇混合溶液倒入器皿中，在大氣或真空環(huán)境下，于 40-70°C下干燥至恒重，得到改性石墨締-聚乙締醇復(fù)合薄膜；其中，改性石墨締的質(zhì)量分 數(shù)為0.1%-10%。
[0030] 本步驟操作是采用溶液共混法來(lái)制備改性石墨締-聚乙締醇復(fù)合薄膜。
[0031] 其中，步驟1)中所述的堿性溶液是濃度為0. 1-2. 0mol/L的氨氧化鋼溶液或質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為25%-28%的氨水溶液；所述的化學(xué)還原劑為水合阱、維生素C或葡萄糖。
[003引步驟1)中所述的氧化石墨締、7-徑基-4-甲基香豆素、化學(xué)還原劑的質(zhì)量比為1 : 1-20 :1-50。該比例是一種優(yōu)化方案，制備的效果最好。
[0033] 步驟2)中所述的溶劑為去離子水或四氨巧喃。
[0034] 本發(fā)明改性劑選用7-徑基-4-甲基香豆素，本發(fā)明選用水合阱，維生素C或葡萄