CN101775241B - 一种硬脂酸改性石墨烯及其应用 - Google Patents

一种硬脂酸改性石墨烯及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硬脂酸改性石墨烯及其应用，它是按如下方法制备：以鳞片石墨为原料制备氧化石墨，然后加入蒸馏水，超声震荡，加入硬脂酸充分反应后再加入强还原剂，充分反应后过滤、洗涤、干燥即得，可应用于聚乙烯中以降低表面电阻、提高力学性能，与现有技术相比，本发明在制备石墨烯的过程中加入硬脂酸，制备了改性石墨烯，该改性石墨烯片层上成功接枝了硬脂酸，将其与聚乙烯混合挤出制备的聚乙烯/硬脂酸改性石墨烯复合材料具有低表面电阻、高强度的特点。

Description

一种硬脂酸改性石墨烯及其应用
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，特别是涉及一种硬脂酸改性石墨烯及其应用。
背景技术
自2004年石墨烯（graphene）这一材料被发现以来，有关研究和新闻就未曾间断。石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种炭质新材料，这种石墨烯晶体薄膜的厚度只有0.335nm，仅为头发的10万分之一，是目前已知世界上强度最高的材料，是构建其它维数炭质材料（如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元，具有极好的结晶性和电学性能。
目前关于石墨烯制备方法的报道也很多，但却很少有关于改性石墨烯的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硬脂酸改性石墨烯，该改性石墨烯的制备原料易得，并在石墨烯片层上成功接枝了硬脂酸，将硬脂酸改性石墨烯应用于聚乙烯中可显著降低其表面电阻、提高其力学性能。
为了解决上述技术问题，采用如下的技术方案：
本发明硬脂酸改性石墨烯是按如下方法制备：
以鳞片石墨为原料制备氧化石墨，然后加入蒸馏水，超声震荡，加入硬脂酸充分反应后再加入强还原剂，充分反应后过滤、洗涤、干燥即得。
具体的，上述制备方法为：以鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制备氧化石墨，取100g氧化石墨，加入100ml蒸馏水，在超声波环境下分散10～20min，然后加入1～7mg硬脂酸，并调节pH值为5～8，在50～90℃条件下反应1～3h，加入水合联氨（NH2NH2.H20）1.0～5ml，然后在80～130℃油浴中反应24～48h，将此溶液用半透膜过滤，并分别用蒸馏甲醇和无水乙醇交替洗涤，最后在60～95℃干燥，即得。
前述硬脂酸改性石墨烯在聚乙烯中的应用。将硬脂酸改性石墨烯和聚乙烯混合挤出，可以显著降低聚乙烯的表面电阻、提高力学性能。
与现有技术相比，本发明在制备石墨烯的过程中加入硬脂酸，制备了改性石墨烯，该改性石墨烯片层上成功接枝了硬脂酸，将其与聚乙烯混合挤出制备的聚乙烯/硬脂酸改性石墨烯复合材料具有低表面电阻、高强度的特点，申请人对所制备的硬脂酸改性石墨烯和聚乙烯/硬脂酸改性石墨烯复合材料的性能分别进行了验证和测试：
1、硬脂酸改性石墨烯：以鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制备氧化石墨，取100g氧化石墨，加入100ml蒸馏水，在超声波环境下分散20min，然后加入7mg硬脂酸，并调节pH值为7.5，在80℃条件下反应2.5h，加入水合联氨5ml，然后在120℃油浴中反应48h，将此溶液用半透膜过滤，并分别用蒸馏甲醇和无水乙醇交替洗涤，最后在60℃干燥，即得。经FTIR验证，结果如图1所示，在2956 cm-1、2914 cm-1、2853 cm-1、1375cm-1处的吸收峰为硬脂酸改性石墨烯表面接枝的硬脂酸链上的CH3和CH2的C-H的伸缩振动和弯曲振动特征峰。1750 cm-1、1264 cm-1分别是改性石墨烯上形成的酯基（C(=O)-O-C）上的（C=O和C-O-C 伸缩振动特征峰，此两官能团是由于硬脂酸的羧基(C(=O)-OH)和氧化石墨表面的羟基(-OH)缩水生成了酯基（C(=O)-O-C），结果表明硬脂酸已经成功接枝在石墨烯上。
从硬脂酸改性石墨烯的SEN照片（如图2所示）上可以测量出片层厚度约占50～100nm之间。
2、聚乙烯/硬脂酸改性石墨烯复合材料：将硬脂酸改性石墨烯与聚乙烯按2：98的重量份比例混合，于双螺杆挤出机中挤出，螺杆转速400r/min，注塑制备实验样条，于恒温箱中干燥48h，即得。
测试其力学性能和表面电阻，如图3和4所示。从图3可以看出，硬脂酸改性石墨烯（MGN）可以显著提高复合材料（HDPE/MGN）的抗拉强度，但断裂伸长率却大幅度降低。
从图4的电阻测试结果看，复合材料（HDPE/MGN）的表面电阻相比聚乙烯（HDPE）有很大程度的降低。
附图说明
图1为硬脂酸改性石墨烯的FTIR图；
图2为硬脂酸改性石墨烯的SEN照片；
图3为聚乙烯/硬脂酸改性石墨烯复合材料的力学性能数据；
图4为聚乙烯/硬脂酸改性石墨烯复合材料的表面电阻。
具体实施方式
实施例1：以鳞片石墨为原料，利用改良的Hummers法制备氧化石墨：将用200目筛子过筛的天然磷片石墨(G)10g，加入到装有230ml 浓度为98%的浓硫酸的三角烧杯中，在冰浴中搅拌，再加入30gKMnO4，控制反应温度在15℃,反应1.5h。随后将烧杯置于35℃恒温水浴中，继续反应30min；再控制反应液温度在95℃，高温反应30min。用去离子水将反应液稀释至1500ml后再加适量质量浓度为5%的H2O2,趁热过滤，用质量浓度为5%的HCl和去离子水充分洗涤直至滤液中无SO4 2-（用BaCl2溶液检验，无白色沉淀出现），然后在80℃条件下干燥48h，研磨过筛，置于干燥器中保存。反应中的反应液先由黑变绿再变成咖啡色。
称取100g氧化石墨放入250ml圆底烧瓶中，加入100ml蒸馏水，在超声波分散仪中超声分散15min，然后加入3mg硬脂酸，并用稀盐酸调节pH值为6，在80℃条件下反应2h，加入水合联氨（NH2NH2.H20）1.0ml，将此溶液放入油浴中于80℃加热反应30h，然后将此溶液用半透膜过滤，并分别用蒸馏水、甲醇和无水乙醇交替洗涤15次，最后在60℃干燥，即得硬脂酸改性石墨烯。
实施例2：以鳞片石墨为原料，利用改良的Hummers法将天然鳞片石墨氧化制备氧化石墨，称取100g氧化石墨放入250ml圆底烧瓶中，加入100ml蒸馏水，在超声波分散仪中超声分散10min，然后加入7mg硬脂酸，并用稀盐酸调节pH值为8，在50℃条件下反应3h，加入水合联氨（NH2NH2.H20）5ml，将此溶液放入油浴中于100℃加热反应48h，然后将此溶液用半透膜过滤，并分别用蒸馏水、甲醇和无水乙醇交替洗涤12次，最后在80℃干燥，即得硬脂酸改性石墨烯。
实施例3：以鳞片石墨为原料，利用改良的Hummers法将天然鳞片石墨氧化制备氧化石墨，称取100g氧化石墨放入250ml圆底烧瓶中，加入100ml蒸馏水，在超声波分散仪中超声分散20min，然后加入1mg硬脂酸，并用稀盐酸条件pH值为5，在80℃条件下反应2h，加入水合联氨（NH2NH2.H20）1.0ml，将此溶液放入油浴中于90℃加热反应24h，然后将此溶液用半透膜过滤，并分别用蒸馏水、甲醇和无水乙醇交替洗涤14次，最后在95℃干燥，即得硬脂酸改性石墨烯。
实施例4：取实施例1制备的硬脂酸改性石墨烯和聚乙烯以1：99的重量份比例混合，于双螺杆挤出机在400rpm的转速下挤出制备硬脂酸改性石墨烯/聚乙烯复合材料。
实施例5：取实施例1制备的硬脂酸改性石墨烯和聚乙烯以5：95的重量份比例混合，于双螺杆挤出机在400rpm的转速下挤出制备硬脂酸改性石墨烯/聚乙烯复合材料。
实施例6：取实施例1制备的硬脂酸改性石墨烯和聚乙烯以9：91的重量份比例混合，于双螺杆挤出机在400rpm的转速下挤出制备硬脂酸改性石墨烯/聚乙烯复合材料。

Claims (3)

1.一种硬脂酸改性石墨烯，其特征在于：它是按如下方法制备：以鳞片石墨为原料制备氧化石墨，然后加入蒸馏水，超声震荡，加入硬脂酸充分反应后再加入强还原剂，充分反应后过滤、洗涤、干燥即得。
2.按照权利要求1所述硬脂酸改性石墨烯，其特征在于：所述制备方法为：以鳞片石墨为原料，采用Hummers氧化法制备氧化石墨，取100g氧化石墨，加入100ml蒸馏水，在超声波环境下分散10～20min，然后加入1～7mg硬脂酸，并调节pH值为5～8，在50～90℃条件下反应1～3h，加入水合联氨1.0～5ml，然后在80～130℃油浴中反应24～48h，将此溶液用半透膜过滤，并分别用蒸馏甲醇和无水乙醇交替洗涤，最后在60～95℃干燥，即得。
3.权利要求1或2所述硬脂酸改性石墨烯在聚乙烯中的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108854592A (zh) * 2018-06-14 2018-11-23 江苏大学 氧化石墨烯/异硬脂酸复合分离膜及其制备方法和应用

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699580B1 (ko) * 2010-09-03 2017-01-24 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 수지 복합 재료 및 수지 복합 재료의 제조 방법
CN102898680B (zh) * 2011-07-29 2014-08-06 安炬科技股份有限公司 表面改质的石墨烯
CN102585335B (zh) * 2012-03-14 2013-05-22 吉林大学 一种聚乙烯/石墨烯导电复合材料的制备方法
CN103756087B (zh) * 2013-12-20 2017-05-10 浙江伟星新型建材股份有限公司 一种高性能氧化石墨增强聚乙烯复合材料及其制备方法
CN103865298B (zh) * 2014-02-13 2015-06-17 甘肃康博丝特新材料有限责任公司 可增强环氧树脂功能的石墨烯填料的制备方法
CN103756103B (zh) * 2014-02-19 2016-03-30 中国科学院金属研究所 石墨烯／高密度聚乙烯热敏电阻复合材料及制备方法
CN106076109B (zh) * 2016-08-05 2019-03-01 上海碳威新材料科技有限公司 石墨烯改性材料及其制备方法和应用
CN107311164B (zh) * 2017-07-09 2019-08-06 厦门捌斗新材料科技有限公司 一种运用含支链脂肪酸改性制备超疏水氧化石墨烯的方法
CN108545731A (zh) * 2018-06-21 2018-09-18 合肥艾飞新材料有限公司 一种插层导电石墨烯及其制备方法
CN109161228A (zh) * 2018-07-19 2019-01-08 中国人民解放军92228部队 一种硬脂酸改性石墨烯的制备方法及应用方法
CN109929273B (zh) * 2019-04-12 2020-09-01 江南大学 一种改性氧化石墨烯的制备及其应用
CN112359437A (zh) * 2020-11-10 2021-02-12 黑龙江科技大学 一种抗静电性能优良的聚乙烯/石墨烯复合纤维的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101549864A (zh) * 2009-04-30 2009-10-07 上海大学 一种简单无毒制备单层石墨烯的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101549864A (zh) * 2009-04-30 2009-10-07 上海大学 一种简单无毒制备单层石墨烯的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Sasha Stankovich,et al..Synthesis and exfoliation of isocyanate-treated graphene oxide nanoplatelets.《Carbon》.2006,(第44期),第3342-3347页. *
黄毅等.石墨烯的功能化及其相关应用.《中国科学B辑:化学》.2009,第39卷(第9期),第887-896页. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108854592A (zh) * 2018-06-14 2018-11-23 江苏大学 氧化石墨烯/异硬脂酸复合分离膜及其制备方法和应用
CN108854592B (zh) * 2018-06-14 2020-09-25 江苏大学 氧化石墨烯/异硬脂酸复合分离膜及其制备方法和应用

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