CN107383363A - 一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107383363A CN107383363A CN201710573394.3A CN201710573394A CN107383363A CN 107383363 A CN107383363 A CN 107383363A CN 201710573394 A CN201710573394 A CN 201710573394A CN 107383363 A CN107383363 A CN 107383363A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- composite material
- acid
- graphene
- caprolactam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
- C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
- C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
- C08G69/14—Lactams
- C08G69/16—Preparatory processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
- C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
- C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
- C08G69/14—Lactams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法，本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，可通过石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应直接得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，己内酰胺在聚合过程中，能够直接将石墨剥离成石墨烯，同时对石墨烯进行氧化，使其能够与聚己内酰胺进行接枝，大大简化了制备工艺，显著降低强酸、强碱及能量消耗，成本低，反应条件温和，适于大规模工业化生产。本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是由SP2的碳原子组成具有蜂窝状结构的二维片状材料。石墨烯层状堆积排列可以形成三维结构的石墨，卷成圆筒状就可以得到一维碳纳米管，完全封闭呈球状即为零维材料富勒烯。基于SP2的碳原子形成的面外离域的共轭π电子轨道使其具有优异的导电能力，电子迁移率约为 200000cm2V-1s-1，除此之外，石墨烯还具有热传导性优异(热导率约为 5000WmK-1)，比表面积大(2630m2g-1)，透明性好(单层石墨烯可见光透射率为97.7％)，力学强度高(杨氏模量约为1.1TPa)等特点。1947年石墨烯的结构在理论上就已建立，1961年人们已经制备出氧化石墨薄膜。对于石墨烯，很长一段时间人们一直怀疑其能否稳定存在，2004年曼切斯特大学的两位科学家利用胶带从石墨上成功剥离出石墨烯的报道使人们逐渐了解这种材料，K.S.Novoselov和A.K.Geim两位科学家也因此获得了2010年度的诺贝尔物理奖。自此以后，石墨烯作为新材料逐渐被人认识、理解。
相关技术中，石墨烯接枝聚己内酰胺的方法主要有：
(1)氧化石墨烯在氢氧化钠等催化下引发己内酰胺聚合后再还原；
(2)聚己内酰胺端基活化接上含双键基团或含巯基、炔基、叠氮基团，利用化学方法接枝到石墨烯上；
所有这些方法都需要先制备氧化石墨烯或石墨烯，再处理石墨烯或聚己内酰胺，制备过程复杂，使用大量强酸、强氧化剂、消耗大量能源，难以实现工业化。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低，反应条件温和，显著降低强酸、强碱及能量消耗，适于大规模工业化生产。
本发明的第二目的在于提供一种采用上述的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法制备得到的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，所述的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，可通过石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应直接得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，己内酰胺在聚合过程中，能够直接将石墨剥离成石墨烯，同时对石墨烯进行氧化，使其能够与聚己内酰胺进行接枝，大大简化了制备工艺，显著降低强酸、强碱及能量消耗，成本低，反应条件温和，适于大规模工业化生产。
可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨，将所得预氧化石墨与己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
可选地，所述酸包括无机酸和有机酸中的一种或多种，优选包括无机酸中的一种或多种，进一步优选为浓硫酸。
可选地，所述氧化剂包括过氧化物、过硫酸化合物、氧化性酸和氧化性盐中的一种或多种，优选包括过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、过氧化二苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷、1，1-二(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基-环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化叔丁基) -3-己炔、3，3-二(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过乙酸叔丁基酯、2-乙基已基过氧二碳酸酯、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、浓硝酸、高锰酸钾和重铬酸钾中的一种或多种。
可选地，所述石墨、酸、氧化剂和己内酰胺的质量比为0.01-20： 0.01-10：0.01-20：50-99.97，优选为0.01-20：0.01-5：0.01-10：65-99.97，进一步优选为0.01-20：0.01-1：0.01-2：77-99.97。
可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括在100-160℃搅拌反应4-24h，之后在200-280℃搅拌反应2-48h；优选包括在120-140℃搅拌反应6-18h，之后在220-260℃搅拌反应12-36h；进一步优选包括在 130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h。
可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应的压力为0.1-10MPa。
可选地，所述将所得预氧化石墨与己内酰胺反应包括在100-160℃搅拌反应4-24h，之后在200-280℃搅拌反应2-48h；优选包括在120-140℃搅拌反应6-18h，之后在220-260℃搅拌反应12-36h；进一步优选包括在 130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h。
可选地，所述将所得预氧化石墨与己内酰胺反应的压力为0.1-10MPa。
可选地，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺超声混合均匀，之后进行反应。
可选地，所述超声混合的温度为60-80℃。
可选地，所述超声混合的时间为1-5h。
可选地，超声混合后，抽真空除去游离水及化合态水。
可选地，所述将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨包括将石墨、酸和氧化剂充分搅拌均匀，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置12h。
可选地，将预氧化石墨和己内酰胺超声混合均匀，之后进行反应。
可选地，所述超声混合的温度为60-80℃。
可选地，所述超声混合的时间为1-5h。
可选地，超声混合后，抽真空除去游离水及化合态水。
采用上述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法制备得到的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，可通过石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应直接得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，己内酰胺在聚合过程中，能够直接将石墨剥离成石墨烯，同时对石墨烯进行氧化，使其能够与聚己内酰胺进行接枝，大大简化了制备工艺，显著降低强酸、强碱及能量消耗，成本低，反应条件温和，适于大规模工业化生产。本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-图1d依次分别为本发明实施例1、实施例5、实施例8和实施例 10所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的扫描电镜图；
图2为本发明实施例10所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的原子力显微镜图；
图3为本发明实施例10所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料XRD图；
图4a-图4b依次分别为本发明实施例5和实施例10所得所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的红外光谱图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明具体实施方式提供了一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，可通过石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应直接得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，己内酰胺在聚合过程中，能够直接将石墨剥离成石墨烯，同时对石墨烯进行氧化，使其能够与聚己内酰胺进行接枝，大大简化了制备工艺，显著降低强酸、强碱及能量消耗，成本低，反应条件温和，适于大规模工业化生产。
可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨，将所得预氧化石墨与己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
可将石墨、酸和氧化剂反应，先制备得到预氧化石墨，利用含氧基团，促进石墨烯的进一步功能化，提高石墨烯与聚己内酰胺的相容性，促进石墨烯与聚己内酰胺的接枝过程的进行。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述酸包括无机酸和有机酸中的一种或多种，优选包括无机酸中的一种或多种，进一步优选为浓硫酸。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述氧化剂包括过氧化物、过硫酸化合物、氧化性酸和氧化性盐中的一种或多种，优选包括过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、过氧化二苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷、1，1-二(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基-环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化叔丁基)-3-己炔、3，3-二(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过乙酸叔丁基酯、2-乙基已基过氧二碳酸酯、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、浓硝酸、高锰酸钾和重铬酸钾中的一种或多种。
采用特定酸和氧化剂，有助于促进石墨的氧化，并且能够促进后续己内酰胺的聚合。
可选地，所述石墨、酸、氧化剂和己内酰胺的质量比为0.01-20：0.01-10：0.01-20：50-99.97，优选为0.01-20：0.01-5：0.01-10：65-99.97，进一步优选为0.01-20：0.01-1：0.01-2：77-99.97。
本发明可通过对石墨、酸、氧化剂和己内酰胺用量的调整，得到不同规格的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料，同时有助于得到厚度更薄的，近单层石墨烯结构。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括在100-160℃搅拌反应4-24h，之后在200-280℃搅拌反应 2-48h；优选包括在120-140℃搅拌反应6-18h，之后在220-260℃搅拌反应12-36h；进一步优选包括在130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h。
采用特定两段加热反应，有助于己内酰胺的聚合，同时在己内酰胺的聚合过程中将石墨剥离成石墨烯；在低温段加热反应，有助于己内酰胺聚合得到低聚物，并与石墨烯进行接枝，同时有效避免了己内酰胺的挥发，之后升温，有助于己内酰胺的进一步聚合。
可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应的压力为0.1-10MPa。
本发明石墨、酸、氧化剂和己内酰胺可在常压或加压条件下进行加热反应。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述将所得预氧化石墨与己内酰胺反应包括在100-160℃搅拌反应4-24h，之后在200-280℃搅拌反应 2-48h；优选包括在120-140℃搅拌反应6-18h，之后在220-260℃搅拌反应12-36h；进一步优选包括在130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h。
采用特定两段加热反应，有助于己内酰胺的聚合，同时在己内酰胺的聚合过程中将预氧化石墨剥离成石墨烯；在低温段加热反应，有助于己内酰胺聚合得到低聚物，并与石墨烯进行接枝，同时有效避免了己内酰胺的挥发，之后升温，有助于己内酰胺的进一步聚合。
可选地，所述将所得预氧化石墨与己内酰胺反应的压力为0.1-10MPa。
本发明预氧化石墨与己内酰胺可在常压或加压条件下进行加热反应。
可选地，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺超声混合均匀，之后进行反应。
可选地，所述超声混合的温度为60-80℃。
可选地，所述超声混合的时间为1-5h。
采用特定超声混合方式，有助于石墨、酸、氧化剂和己内酰胺充分混合均匀，促进己内酰胺聚合过程中将石墨均匀剥离得到石墨烯，促进石墨的均匀氧化，促进己内酰胺的均匀聚合，并与石墨均匀接枝。
可选地，超声混合后，抽真空除去游离水及化合态水。
本发明石墨、酸、氧化剂和己内酰胺混合后，可选择进行抽真空除水。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨包括将石墨、酸和氧化剂充分搅拌均匀，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置12h。
将石墨、酸和氧化剂充分搅拌均匀，进行静置，有助于氧化过程的充分均匀进行，得到均匀氧化的预氧化石墨。
可选地，将预氧化石墨和己内酰胺超声混合均匀，之后进行反应。
可选地，所述超声混合的温度为60-80℃。
可选地，所述超声混合的时间为1-5h。
采用特定超声混合方式，有助于预氧化石墨和己内酰胺充分混合均匀，促进己内酰胺聚合过程中将预氧化石墨均匀剥离得到石墨烯，促进己内酰胺的均匀聚合，并与预氧化石墨均匀接枝。
可选地，超声混合后，抽真空除去游离水及化合态水。
本发明预氧化石墨和己内酰胺混合后，可选择进行抽真空除水。
采用上述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法制备得到的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料制备方法简单，厚度薄，具有明显的片层石墨烯特征。
实施例1
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨0.01kg、浓硫酸0.01kg、过氧化二异丙苯0.01kg 和己内酰胺99.97kg，备用；
(2)将过氧化二异丙苯加入反应容器，在冰水浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，混合均匀后，再加入石墨和己内酰胺，充分搅拌混合均匀；
(3)在常压下，在100℃搅拌反应24h，之后在200℃搅拌反应48h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例2
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨20kg、浓硫酸10kg、过氧化氢4kg、重铬酸钾16kg 和己内酰胺50kg，备用；
(2)将过氧化氢和重铬酸钾加入反应容器，在冰水浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，混合均匀后，再加入石墨和己内酰胺，在60℃超声混合5h；
(3)在0.1MPa下，在150℃搅拌反应6h，之后在270℃搅拌反应8h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例3
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨10kg、浓硫酸3kg、过氧化二特丁烷2kg、过硫酸铵3kg和己内酰胺82kg，备用；
(2)将过氧化二特丁烷和过硫酸铵加入反应容器，在冰水浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，混合均匀后，再加入石墨和己内酰胺，在75℃超声混合2h；
(3)抽真空2h，除去游离水及化合态水；
(4)在10MPa下，在140℃搅拌反应6h，之后在260℃搅拌反应12h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例4
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨20kg、浓硫酸5kg、过氧化二苯甲酰5kg、高锰酸钾5kg和己内酰胺65kg，备用；
(2)将过氧化二苯甲酰和高锰酸钾加入反应容器，在冰水浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，混合均匀后，再加入石墨和己内酰胺，在72℃超声混合2h；
(3)抽真空4h，除去游离水及化合态水；
(4)在5MPa下，在125℃搅拌反应14h，之后在230℃搅拌反应30h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例5
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨20kg、浓硫酸1kg、过硫酸钾2kg和己内酰胺77kg，备用；
(2)将过硫酸钾加入反应容器，在冰水浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，混合均匀后，再加入石墨和己内酰胺，在70℃超声混合3h；
(2)在常压下，在130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例6
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨0.01kg、浓硫酸0.01kg、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷0.01kg和己内酰胺99.97kg，备用；
(2)将石墨、浓硫酸和2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷加入反应容器，充分搅拌均匀，搅拌至混合物呈蓝黑色糊状，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置12h，得到预氧化石墨；
(3)再加入己内酰胺，充分搅拌混合均匀；
(4)在常压下，在110℃搅拌反应20h，之后在210℃搅拌反应40h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例7
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨20kg、浓硫酸10kg、过乙酸叔丁基酯10kg、过硫酸钠10kg和己内酰胺50kg，备用；
(2)将石墨、浓硫酸、过乙酸叔丁基酯和过硫酸钠加入反应容器，充分搅拌均匀，搅拌至混合物呈蓝黑色糊状，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置12h，得到预氧化石墨；
(3)再加入己内酰胺，在65℃超声混合4h；
(4)抽真空6h，除去游离水及化合态水；
(5)在0.1MPa下，在160℃搅拌反应4h，之后在280℃搅拌反应2h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例8
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨15kg、浓硫酸2kg、2-乙基已基过氧二碳酸酯4kg、浓硝酸3kg和己内酰胺74kg，备用；
(2)将石墨、浓硫酸、2-乙基已基过氧二碳酸酯和浓硝酸加入反应容器，充分搅拌均匀，搅拌至混合物呈蓝黑色糊状，静置6h以上，优选静置 6-24h，进一步优选静置12h，得到预氧化石墨；
(3)再加入己内酰胺，在80℃超声混合1h；
(4)抽真空1h，除去游离水及化合态水；
(5)在10MPa下，在120℃搅拌反应18h，之后在220℃搅拌反应12h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例9
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨20kg、浓硫酸5kg、高锰酸钾10kg和己内酰胺65kg，备用；
(2)将石墨、浓硫酸和高锰酸钾加入反应容器，充分搅拌均匀，搅拌至混合物呈蓝黑色糊状，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置 12h，得到预氧化石墨；
(3)再加入己内酰胺，在70℃超声混合4h；
(4)在6MPa下，在135℃搅拌反应10h，之后在250℃搅拌反应18h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
实施例10
一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称量石墨20kg、浓硫酸1kg、过硫酸钾2kg和己内酰胺77kg，备用；
(2)将石墨、浓硫酸和过硫酸钾加入反应容器，充分搅拌均匀，搅拌至混合物呈蓝黑色糊状，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置 12h，得到预氧化石墨；
(3)再加入己内酰胺，在70℃超声混合3h；
(2)在常压下，在130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
对本发明所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料进行检测，其中图1a- 图1d依次分别为本发明实施例1、实施例5、实施例8和实施例10所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的扫描电镜图；
图2中a-c为本发明实施例10所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的原子力显微镜图，通过图2a-图2c可以看出，本发明所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料具有明显的片层结构，厚度很薄，可以得到趋近于单层石墨烯的片层结构；
图3为本发明实施例10所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料XRD图，通过图3可以看出，本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料具有明显的聚己内酰胺的特征峰，说明本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料上具有接枝的聚己内酰胺；
图4a-图4b依次分别为本发明实施例5和实施例10所得所得石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的红外光谱图，通过图4a-图4b可以看出，本发明石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料(PA-6-Graphene)除具有聚己内酰胺(PA-6)的特征峰，还具有羰基特征峰(箭头标示位置)，羰基是由于石墨在反应中被氧化产生的，能够用于与聚己内酰胺进行接枝。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
Claims (10)
1.一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨，将所得预氧化石墨与己内酰胺反应，得到石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述酸包括无机酸和有机酸中的一种或多种，优选包括无机酸中的一种或多种，进一步优选为浓硫酸。
4.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化物、过硫酸化合物、氧化性酸和氧化性盐中的一种或多种，优选包括过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、过氧化二苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷、1，1-二(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基-环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(过氧化叔丁基)-3-己炔、3，3-二(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过乙酸叔丁基酯、2-乙基已基过氧二碳酸酯、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、浓硝酸、高锰酸钾和重铬酸钾中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨、酸、氧化剂和己内酰胺的质量比为0.01-20：0.01-10：0.01-20：50-99.97，优选为0.01-20：0.01-5：0.01-10：65-99.97，进一步优选为0.01-20：0.01-1：0.01-2：77-99.97。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应包括在100-160℃搅拌反应4-24h，之后在200-280℃搅拌反应2-48h；优选包括在120-140℃搅拌反应6-18h，之后在220-260℃搅拌反应12-36h；进一步优选包括在130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h；
可选地，所述将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺反应的压力为0.1-10MPa。
7.根据权利要求2所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所得预氧化石墨与己内酰胺反应包括在100-160℃搅拌反应4-24h，之后在200-280℃搅拌反应2-48h；优选包括在120-140℃搅拌反应6-18h，之后在220-260℃搅拌反应12-36h；进一步优选包括在130℃搅拌反应12h，之后在240℃搅拌反应24h；
可选地，所述将所得预氧化石墨与己内酰胺反应的压力为0.1-10MPa。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，将石墨、酸、氧化剂和己内酰胺超声混合均匀，之后进行反应；
可选地，所述超声混合的温度为60-80℃；
可选地，所述超声混合的时间为1-5h；
可选地，超声混合后，抽真空除去游离水及化合态水。
9.根据权利要求2所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述将石墨、酸和氧化剂反应得到预氧化石墨包括将石墨、酸和氧化剂充分搅拌均匀，静置6h以上，优选静置6-24h，进一步优选静置12h；
可选地，将预氧化石墨和己内酰胺超声混合均匀，之后进行反应；
可选地，所述超声混合的温度为60-80℃；
可选地，所述超声混合的时间为1-5h；
可选地，超声混合后，抽真空除去游离水及化合态水。
10.采用权利要求1-9任一所述的一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料的制备方法制备得到的石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710573394.3A CN107383363B (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710573394.3A CN107383363B (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107383363A true CN107383363A (zh) | 2017-11-24 |
| CN107383363B CN107383363B (zh) | 2020-08-28 |
Family
ID=60339661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710573394.3A Active CN107383363B (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107383363B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102504145A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-06-20 | 苏州大学 | 一种聚合物接枝氧化石墨烯的制备方法 |
| CN102757038A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种制备石墨烯的方法 |
| CN103450674A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-18 | 上海大学 | 一种高导热尼龙6/石墨烯纳米复合材料及其制备方法 |
| CN104787750A (zh) * | 2014-01-16 | 2015-07-22 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种石墨烯及其制备方法 |
| CN105254870A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-01-20 | 四川大学 | 一种高性能单体浇铸尼龙/石墨烯纳米复合材料及其原位聚合制备方法 |
| CN105367724A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-02 | 杭州华纳化工有限公司 | 一种制备高度分散石墨烯的方法 |
| CN106633037A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 西南交通大学 | 一种石墨烯/尼龙‑6复合材料制备方法 |
-
2017
- 2017-07-14 CN CN201710573394.3A patent/CN107383363B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102757038A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种制备石墨烯的方法 |
| CN102504145A (zh) * | 2011-11-15 | 2012-06-20 | 苏州大学 | 一种聚合物接枝氧化石墨烯的制备方法 |
| CN103450674A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-18 | 上海大学 | 一种高导热尼龙6/石墨烯纳米复合材料及其制备方法 |
| CN104787750A (zh) * | 2014-01-16 | 2015-07-22 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种石墨烯及其制备方法 |
| CN105254870A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-01-20 | 四川大学 | 一种高性能单体浇铸尼龙/石墨烯纳米复合材料及其原位聚合制备方法 |
| CN105367724A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-02 | 杭州华纳化工有限公司 | 一种制备高度分散石墨烯的方法 |
| CN106633037A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 西南交通大学 | 一种石墨烯/尼龙‑6复合材料制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107383363B (zh) | 2020-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107857258A (zh) | 一种全碳面氧化调控功能化石墨烯官能团种类的方法 | |
| CN105086905B (zh) | 一种石墨烯增强的环氧树脂胶粘剂的制备方法 | |
| CN105836804B (zh) | 一种分等级结构碳插层MoS2@rGO的制备方法 | |
| CN103467676A (zh) | 一种水性氧化石墨烯改性聚（氨酯-丙烯酸酯）复合材料的制备方法 | |
| CN104386677B (zh) | 一种微氧化石墨烯及其制备方法 | |
| CN105820276B (zh) | 一种超高电导率石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备方法 | |
| WO2003095116A3 (en) | Mediated electrochemical oxidation of organic waste materials | |
| CN104071784A (zh) | 利用氧化石墨烯还原制备石墨烯的方法 | |
| CN104692368B (zh) | 一种以纤维素为原料制备的石墨烯及其制备方法 | |
| CN104401980B (zh) | Fe2O3-SnO2/石墨烯三元复合纳米材料的水热制备方法 | |
| CN101786620A (zh) | 一种化学合成石墨烯的方法 | |
| CN103897405B (zh) | 一种离子液体改性石墨微片/硅橡胶导电复合材料的制备方法 | |
| Fang et al. | Recent advances in green, safe, and fast production of graphene oxide via electrochemical approaches | |
| CN112912337A (zh) | 以低碳足迹生产的碳纳米材料用于生产具有低co2排放的复合材料的用途 | |
| CN104817075A (zh) | 一种高度分散的氧化石墨烯纳米带液的制备方法 | |
| SE540226C2 (en) | Method of producing a sodium iron (II) -hexacyanoferrate (II) material | |
| CN102633957A (zh) | 一种聚甲基丙烯酸甲酯改性石墨烯纳米带的制备方法 | |
| CN102730664A (zh) | 一种表面含氟碳纳米管及其制备方法 | |
| CN104291330A (zh) | 一种改性功能化石墨烯纳米材料的制备方法 | |
| CN106744924A (zh) | 一种膨胀石墨的制备方法 | |
| CN106146756A (zh) | 一种简易的石墨烯接枝聚烯烃的方法 | |
| CN102703160B (zh) | 一种石墨-二硒化铌纳米复合材料的制备方法 | |
| CN107383363A (zh) | 一种石墨烯接枝聚己内酰胺复合材料及其制备方法 | |
| CN102925736B (zh) | 一种碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法 | |
| CN103657698B (zh) | 一种高氧还原性能的氮掺石墨烯-五氧化二铌插层复合催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213164 No. 28, Xin Xin Zhong Road, Wujin District, Jiangsu, Changzhou Applicant after: Changzhou Polytechnic Address before: 213000 No. 8, Xin Xin Zhong Road, Wujin District, Jiangsu, Changzhou Applicant before: CHANGZHOU VOCATIONAL INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |