CN108017939A - 噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种噻二唑衍生物改性石墨烯，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的结构如下式1或式2所示：式1式2式1中，R1为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1‑30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物；R2为NH或S；式2中，R3为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1‑30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物。

Description

噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于化学添加剂技术领域，尤其涉及一种噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用。
背景技术
为了改善润滑脂的润滑性能以延长设备寿命，需向其中加入一定量的极压抗磨剂，在摩擦表面形成保护膜(吸附或反应膜)，从而阻止金属间的直接接触，减小摩擦表面之间的摩擦阻力，防止材料的磨损和擦伤。
在涂层领域，人们对腐蚀的要求越来越高，同时还要兼顾一些其他性能，如抗磨、高强度、高硬度等，而目前的涂料很难在高耐蚀的情况下兼顾这些性能；对于一些极易腐蚀的基材，如烧结NdFeB磁体，现有成熟的涂料其耐蚀性不能让人满意，且抗磨性能差。
石墨烯作为层状纳米粒子添加剂，优异的润滑、机械强度性能，以及片层结构对腐蚀介质的屏蔽作用、阻碍渗透等，使得石墨烯显著提高润滑油脂和涂层的性能；但粒子粒径比较小，粒子之间的引力作用容易使纳米粒子发生团聚，分散稳定性差，会对产品的性能产生影响。特别是以石墨烯作为润滑脂、涂料的添加剂使用时，会存在极压抗磨和防腐蚀性能的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种噻二唑衍生物改性石墨烯及其制备方法和应用，旨在解决以石墨烯作为润滑脂、涂料的添加剂使用时，存在极压抗磨和防腐蚀性能不足的问题。
本发明是这样实现的，一种噻二唑衍生物改性石墨烯，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的结构如下式1或式2所示：
式1中，R1为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物；R2为NH或S；
式2中，R3为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物。
相应的，一种式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
将氧化石墨烯和酰化剂混合，加入介质X中分散得到混合液，将所述混合液在65-75℃温度下回流反应10～30h，过滤、烘干，制备酰氯化氧化石墨烯；
将所述酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物分散到介质Y中，80-90℃条件下反应20～50h，制备噻二唑衍生物改性石墨烯。
一种式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
将氧化石墨烯分散到介质Z中，超声分散后离心处理，取上清液，将所述上清液和噻二唑衍生物混合，惰性气氛下于65-75℃加热20～40h，得到分散均匀的噻二唑改性氧化石墨烯溶液；
冷却至室温后，调整所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液的PH值为8～10；随后将硼氢化钠加入所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液中，惰性气氛下于80-90℃磁力搅拌0.5～2h，经纯化处理，得到噻二唑衍生物改性石墨烯。
以及，一种润滑脂，所述润滑脂含有上述的噻二唑衍生物改性石墨烯。
一种涂料，所述涂料含有上述的噻二唑衍生物改性石墨烯。
本发明提供的噻二唑衍生物改性石墨烯，采用1,3,4-噻二唑2,5位取代衍生物对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性，将噻二唑衍生物上的氨基或巯基与氧化石墨烯的环氧基和/或羧基进行接枝，使得石墨烯与噻二唑衍生物桥接在一起，具有以下优点：
(1)本发明提供的所述噻二唑衍生物改性石墨烯中，噻二唑衍生物与GO之间相互连接，片层结构石墨烯自身在涂层的屏蔽作用，可以阻碍及延长腐蚀介质在涂层中的渗透，同时，噻二唑衍生物和石墨烯优异的润滑性能和机械强度，也能一定程度满足涂层对抗磨、高硬度的要求。在此基础上，噻二唑衍生物上的S和N提供了多个表面配位基，与摩擦金属表面会形成一种桥连作用，噻二唑衍生物分子与金属(尤其是Cu)表面作用形成自组装单层，不仅可以显著提高涂层结合力和抗腐蚀时间；而且形成的化学保护膜，使抗磨损、耐极压和抗腐蚀性能均得到了更大程度的提高，能够显著提高润滑脂和涂层的性能。此外，GO本身作为纳米颗粒，其由滑动摩擦转化为滚动摩擦以及对金属表面的填充等，使得润滑效果进一步增强，可以达到增效协同作用。
(2)由于连接有噻二唑环和烷基等官能团，噻二唑衍生物改性石墨烯相比于石墨烯具有更好的分散性、稳定性、更强的金属配位吸附能力和抗腐蚀性能，同时不含磷与金属元素，环保，无污染，可以作为多种润滑油(内燃机油、齿轮油与液压油等)添加剂和涂料添加剂使用。
(3)相较于通过石墨烯提高有润滑性能(对石墨烯的片层数有一定的要求)，本发明提供的所述噻二唑衍生物改性石墨烯对石墨烯片层数没有太多的要求。噻二唑衍生物改性石墨烯中，由于含有GO结构，因此可以改善噻二唑衍生物在抗磨减摩性能方面存在着的不足(即硫与金属表层形成边界膜之前，会有一个短暂腐蚀磨损的过程)。
本发明提供的噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，条件温和，操作简单，得到的噻二唑衍生物改性石墨烯具有较高的收率和纯度。
本发明提供的噻二唑衍生物改性石墨烯在润滑脂和涂料领域的应用，可以有效提高材料的抗磨损、耐极压和抗腐蚀性能。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种噻二唑衍生物改性石墨烯，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的结构如下式1或式2所示：
式1中，R1为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物；R2为NH或S；
式2中，R3为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物。
本发明实施例中，用于改性氧化石墨烯的噻二唑衍生物是一类含S、N的杂环化合物，其具有致密稳定的结构，其承载能力和润滑性能都较好，可在金属表面形成吸附膜和化学反应膜，有效提高润滑油的减摩、抗磨、极压以及抗腐蚀性能。同时，这类添加剂不含P和重金属元素，是一种环境友好的无灰型添加剂。
本发明实施例提供的噻二唑衍生物改性石墨烯，采用1,3,4-噻二唑2,5位取代衍生物对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性，将噻二唑衍生物上的氨基或巯基与氧化石墨烯的环氧基和/或羧基进行接枝，使得石墨烯与噻二唑衍生物桥接在一起，具有以下优点：
(1)本发明实施例提供的所述噻二唑衍生物改性石墨烯中，噻二唑衍生物与GO之间相互连接，片层结构石墨烯自身在涂层的屏蔽作用，可以阻碍及延长腐蚀介质在涂层中的渗透，同时，噻二唑衍生物和石墨烯优异的润滑性能和机械强度，也能一定程度满足涂层对抗磨、高硬度的要求。在此基础上，噻二唑衍生物上的S和N提供了多个表面配位基，与摩擦金属表面会形成一种桥连作用，噻二唑衍生物分子与金属(尤其是Cu)表面作用形成自组装单层，不仅可以显著提高涂层结合力和抗腐蚀时间；而且形成的化学保护膜，使抗磨损、耐极压和抗腐蚀性能均得到了更大程度的提高，能够显著提高润滑脂和涂层的性能。此外，GO本身作为纳米颗粒，其由滑动摩擦转化为滚动摩擦以及对金属表面的填充等，使得润滑效果进一步增强，可以达到增效协同作用。
(2)由于连接有噻二唑环和烷基等官能团，噻二唑衍生物改性石墨烯相比于石墨烯具有更好的分散性、稳定性、更强的金属配位吸附能力和抗腐蚀性能，同时不含磷与金属元素，环保，无污染，可以作为多种润滑油(内燃机油、齿轮油与液压油等)添加剂和涂料添加剂使用。
(3)相较于通过石墨烯提高有润滑性能(对石墨烯的片层数有一定的要求)，本发明实施例提供的所述噻二唑衍生物改性石墨烯对石墨烯片层数没有太多的要求。噻二唑衍生物改性石墨烯中，由于含有GO结构，因此可以改善噻二唑衍生物在抗磨减摩性能方面存在着的不足(即硫与金属表层形成边界膜之前，会有一个短暂腐蚀磨损的过程)。
相应的，本发明实施例提供了一种式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
S01.将氧化石墨烯和酰化剂混合，加入介质X中分散得到混合液，将所述混合液在65-75℃温度下回流反应10～30h，过滤、烘干，制备酰氯化氧化石墨烯；
S02.将所述酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物分散到介质Y中，80-90℃条件下反应20～50h，制备噻二唑衍生物改性石墨烯。
本发明实施例中，式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的反应流程如下所示：
具体的，上述步骤S01中，所述氧化石墨烯没有严格的限定，可以为1-10层氧化石墨烯，也可以为11-1000层的多层氧化石墨烯。所述酰化剂用于促进氧化石墨烯的酰氯化。优选的，所述酰化剂选自SOCl2和/或草酰氯。所述介质X用于分散氧化石墨烯。优选的，所述氧化石墨烯、酰化剂、介质X的配比为1g：30～50mL：1～10ml。本发明实施例中，酰化反应试剂SOCl2和/或草酰氯、介质X可适当过量，以使石墨烯的酰氯化反应充分，否则会使得到的酰氯化石墨烯中掺杂有氧化石墨烯，使得最终产物纯度较差、产率较低。
优选的，所述介质X为无水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种，优选的介质X，对氧化石墨烯和酰化剂混合体系具有较好的分散性能。为了进一步提高混合体系的分散性能，本发明实施例在加入介质X后，进行超声处理，使其分散均匀，超声时间优选为10-30h。
所述氧化石墨烯和酰化剂混合在加热条件下发生酰化反应，具体优选的，所述加热温度为70℃，从而具有最佳的反应性，既可以保证反应速率，而且可以最大程度降低杂副反应的发生，减少杂质的种类和含量，从而提高产物的产率和纯度。
进一步的，将反应结束后的反应体系进行过滤、烘干处理，得到酰氯化氧化石墨烯。
上述步骤S02中，所述噻二唑衍生物是本发明实施例用于改性氧化石墨烯的改性剂；所述介质Y用于分散酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物。优选的，所述氧化石墨烯、噻二唑衍生物、介质Y的配比为1g：5～20g：5～50ml。本发明实施例中，噻二唑衍生物可适当过量以提高其在氧化石墨烯表面的接枝率；而分散介质Y不可过低，否则反应物的溶解度太低不利于反应的进行。
所述介质Y为无水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。优选的介质Y，对酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物混合体系具有较好的分散性能。
所述酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物在加热条件下发生反应，具体优选的，所述加热温度为85℃。具体优选的加热温度，从而具有最佳的反应性，既可以保证反应速率，而且可以最大程度降低杂副反应的发生，减少杂质的种类和含量，从而提高产物的产率和纯度。
进一步的，将反应得到的混合体系进行离心处理，干燥后得到噻二唑衍生物改性石墨烯，所述干燥优选为在干燥器中自然风干。
本发明实施例还提供了一种式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
E01.将氧化石墨烯分散到介质Z中，超声分散后离心处理，取上清液，将所述上清液和噻二唑衍生物混合，惰性气氛下于65-75℃加热20～40h，得到分散均匀的噻二唑改性氧化石墨烯溶液噻二唑改性氧化石墨烯溶液；
E02.冷却至室温后，调整所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液的PH值为8～10；随后将硼氢化钠加入所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液中，惰性气氛下于75-85℃磁力搅拌0.5～2h，经纯化处理，得到噻二唑衍生物改性石墨烯。
本发明实施例中，式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的反应流程如下所示：
具体的，上述步骤E01中，所述氧化石墨烯没有严格的限定，可以为1-10层氧化石墨烯，也可以为11-1000层的多层氧化石墨烯。所述介质Z用于分散氧化石墨烯，优选的，所述介质Z为去离子水和/或无水乙醇。将氧化石墨烯分散到介质Z后进行超声分散，优选采用水浴超声分散，时间优选为0.5-3h。将超声分散后的分散体系进行离心处理，去除不溶物。所述离心处理的条件为：在3500-4500rpm条件下离心0.2-1h，更优选为在4000rpm条件下离心0.2-1h。
将所述上清液和噻二唑衍生物混合，惰性气氛下于65-75℃加热20～40h，氨基与环氧基团发生亲核取代，得到分散均匀的黑色溶液，即噻二唑改性氧化石墨烯溶液。优选的，所述氧化石墨烯、分散介质Z、噻二唑衍生物的配比为1g：400～600ml：8～15g。其中，所述分散介质Z主要用于分散反应产物，含量过低会导致反应物溶解度太低、不利于反应进行，故可适当过量；所述噻二唑衍生物可适当过量，以提高其在氧化石墨烯表面的接枝率。具体优选的，反应温度为70℃。具体优选的反应温度，具有最佳的反应性，既可以保证反应速率，而且可以最大程度降低杂副反应的发生，减少杂质的种类和含量，从而提高产物的产率和纯度。
具体的，上述步骤E02中，由于还原剂硼氢化钠偏碱性，调整所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液的PH值为8～10。优选的，用3～6wt％的无机碱调整所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液的PH值为8～10，其中，所述无机碱包括但不限于Na2CO3和/或NaHCO3。进一步的，将硼氢化钠加入所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液中，在惰性气氛下发生反应，制备噻二唑衍生物改性石墨烯。优选的，所述硼氢化钠的添加量满足：所述硼氢化钠与所述氧化石墨烯溶液的质量比为(2.8:1)～(4:1)，有利于获得收率和纯度均较高的噻二唑衍生物改性石墨烯。
本发明实施例中，为了防止发生氧化等副反应，制备噻二唑衍生物改性石墨烯的反应在惰性气氛下进行。所述惰性气氛包括但不限于氮气气氛。
进一步的，在反应结束后，大量介质Z在11000rpm下离心10～40min分离出产品；循环3～5次，去除残余离子和过量原料，冷却干燥24～48h收集噻二唑衍生物改性石墨烯。
本发明实施例提供的噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，条件温和，操作简单，得到的噻二唑衍生物改性石墨烯具有较高的收率和纯度。
以及，本发明实施例提供了一种润滑脂，所述润滑脂含有上述的噻二唑衍生物改性石墨烯。
具体的，所述噻二唑衍生物改性石墨烯作为所述润滑脂的添加剂，赋予所述润滑脂良好的抗磨、极压性能，同时还具有优异的抗腐蚀性能。所述添加剂包括但不限于极压添加剂、抗磨添加剂、抗腐蚀添加剂、抗氧化添加剂的至少一种。
优选的，所述噻二唑衍生物改性石墨烯作为所述润滑脂的添加剂使用时，以所述润滑脂的总重量为100％计，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的重量百分含量为1‰-5％。所述噻二唑衍生物改性石墨烯可以和其他添加剂复合使用，达到增效协同作用。
本发明实施例还提供了一种涂料，所述涂料含有上述的噻二唑衍生物改性石墨烯。
具体的，所述噻二唑衍生物改性石墨烯作为所述涂料的添加剂，能显著提高耐腐蚀性，同时具有优异的耐磨性能。所述添加剂包括但不限于抗磨添加剂、抗腐蚀添加剂、抗氧化添加剂中的至少一种。
优选的，所述噻二唑衍生物改性石墨烯作为所述涂料的添加剂使用时，以所述涂料的总重量为100％计，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的重量百分含量为1‰-5％。所述噻二唑衍生物改性石墨烯可以和其他添加剂复合使用，达到增效协同作用。
本发明实施例提供的噻二唑衍生物改性石墨烯在润滑脂和涂料领域的应用，可以有效提高材料的抗磨损、耐极压和抗腐蚀性能。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与氧化石墨烯羧基脱水缩合的功能化石墨烯(D1)的合成方法，包括以下步骤：
取1g氧化石墨烯(GO)与50mlSOCl2混合，加入5ml二甲基甲酰胺，超声24h使其充分分散。再将混合液在70℃温度下回流反应24h，反应结束后过滤、烘干酰氯化GO。将酰氯化GO与6g2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑混合，加入20ml二甲基甲酰胺，至80℃反应30h，离心得到噻二唑衍生物改性石墨烯，置于干燥器中自然风干。
实施例2
2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑与氧化石墨烯羧基脱水缩合的功能化石墨烯(D2)的合成方法，包括以下步骤：
取1g氧化石墨烯(GO)和40mlSOCl2混合，加入5ml四氢呋喃，超声10h使其充分分散。再将混合液在70℃温度下回流反应12h，反应结束后过滤、烘干酰氯化GO。将酰氯化GO与4g2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑混合，加入20ml四氢呋喃，至85℃反应24h，离心得到噻二唑衍生物改性石墨烯，置于干燥器中自然风干。
实施例3
2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑亲核取代氧化石墨烯表面环氧基的功能化石墨烯(D3)的合成方法，包括以下步骤：
将0.5g氧化石墨烯分散到200ml去离子水中，超声分散1h，4000rpm离心30min，取上层清夜和4g的2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑混合，N2保护，70℃加热24h，得到均匀的黑色分散体。冷却至室温后，用5wt％的Na2CO3调整溶液的PH值为8～9；随后将1.5g硼氢化钠加入混合物中，在N2保护下80℃磁力搅拌1h。用去离子水在11000rpm下离心30min分离出产品；循环5次，去除残余离子和过量原料，再用乙醇洗涤3次后真空干燥。
实施例4
2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑亲核取代氧化石墨烯表面环氧基的功能化石墨烯(D4)的合成方法，包括以下步骤：
将0.5g氧化石墨烯分散到200ml去离子水中，超声分散1h，4000rpm离心30min，取上层清夜和4g的2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑混合，N2保护，70℃加热24h，得到均匀的黑色分散体。冷却至室温后，用5wt％的Na2CO3调整溶液的PH值为9～10；随后将1.5g硼氢化钠加入混合物中，在N2保护下80℃磁力搅拌1h。用去离子水在11000rpm下离心20min分离出产品；循环3次，去除残余离子和过量原料，再用乙醇洗涤3次后真空干燥。
实施例5
一种含有噻二唑衍生物改性石墨烯的润滑脂
制备方法：将78％(质量百分比，如下若非特别说明则均是如此)的基础油、19％的硬脂酸、3％的氢氧化锂混合，加热搅拌均匀；然后加入1％的D1，混合均匀，制得润滑脂L1。按相同的方法和配比分别加入D2、D3、D4制得三种涂料L2、L3、L4。
实施例6
一种含有噻二唑衍生物改性石墨烯的涂料
制备方法为：首先将30％的锌粉、5％的铝粉，0.5％的D1，40％硅溶胶，5％络合剂和1％润湿剂混合均匀，再依次加入0.5％的钛粉以及0.5％表面活性剂并持续搅拌，其次加入1％硅烷偶联剂溶液混合均匀后，加入环氧活性稀释剂调节混合液的粘稠度，加入过程中持续快速搅拌，待混合溶液均匀无分层后再加入pH调节剂，调节混合液的pH值约4，混合液粘度约60秒(MODEL321 3#杯)，混合液配好后继续搅拌5h左右，使溶液达到稳定，制得涂料L1。按相同的方法和配比分别加入D2、D3、D4制得三种涂料C2、C3、C4。
对比例1
一种润滑脂，所用配方和方法与实施例5相同，唯一区别是其中未加入噻二唑衍生物改性石墨烯，制备润滑脂。
对比例2
一种润滑脂，所用配方和方法与实施例5相同，唯一区别是其中未加入噻二唑衍生物改性石墨烯，而是加入相同量的2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，制备润滑脂。
对比例3
一种涂料，所用配方和制备方法与实施例6相同，唯一区别是其中未加入噻二唑衍生物改性石墨烯，制备涂料。
将实施例5得到的4种噻二唑衍生物改性石墨烯的润滑脂与对比例1和对比例2的润滑脂性能检测结果对比，测试结果如表1：
表1
结果显示，添加有本发明实施例噻二唑衍生物改性石墨烯的润滑脂，其抗铜腐、极压、耐磨性能都显著提高。
将实施例6得到的4种噻二唑衍生物改性石墨烯的涂料与对比例3的涂料直接涂覆在经过现有工艺表面处理后的金属材料表面，进行对比测试，结果如下表2所示：
表2
结果显示，添加有本发明实施例噻二唑衍生物改性石墨烯的涂料的耐磨性能与涂层对底材的附着力明显要优于对比例2的涂料，同时由于在涂料中加入改性石墨烯使得涂层对底材接触更加紧密，噻二唑衍生物和石墨烯的润滑效果好，因此可提高涂层的耐摩擦性。石墨烯导电性强，具备电化学惰性，因此有利于锌铝阴极保护反应；片层结构的石墨烯在涂层的屏蔽作用，阻碍及延长腐蚀介质在涂层中的渗透；噻二唑衍生物与金属基材的强配位能力等，都可提高抗腐蚀时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种噻二唑衍生物改性石墨烯，其特征在于，所述噻二唑衍生物改性石墨烯的结构如下式1或式2所示：
式1中，R1为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物；R2为NH或S；
式2中，R3为SZ、NZ或Z，其中，Z为氢、碳原子为1-30的烃或官能化烃、噻二唑衍生物。
2.一种如权利要求1式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化石墨烯和酰化剂混合，加入介质X中分散得到混合液，将所述混合液在65-75℃温度下回流反应10～30h，过滤、烘干，制备酰氯化氧化石墨烯；
将所述酰氯化氧化石墨烯与噻二唑衍生物分散到介质Y中，80-90℃条件下反应20～50h，制备噻二唑衍生物改性石墨烯。
3.如权利要求2所述的式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯、酰化剂、介质X的配比为1g：30～50mL：1～10ml；和/或
所述氧化石墨烯、噻二唑衍生物、介质Y的配比为1g：5～20g：5～50ml。
4.如权利要求2或3所述的式1所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，所述介质X为无水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种；和/或
所述介质Y为无水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种；和/或
所述酰化剂选自SOCl2和/或草酰氯。
5.一种如权利要求1式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化石墨烯分散到介质Z中，超声分散后离心处理，取上清液，将所述上清液和噻二唑衍生物混合，惰性气氛下于65-75℃加热20～40h，得到分散均匀的噻二唑改性氧化石墨烯溶液；
冷却至室温后，调整所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液的PH值为8～10；随后将硼氢化钠加入所述噻二唑改性氧化石墨烯溶液中，惰性气氛下于80-90℃磁力搅拌0.5～2h，经纯化处理，得到噻二唑衍生物改性石墨烯。
6.如权利要求5所述的式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯、分散介质Z、噻二唑衍生物的配比为1：400～600ml：8～15g；和/或
所述硼氢化钠的添加量满足：所述硼氢化钠与所述氧化石墨烯溶液的质量比为(2.8:1)～(4:1)。
7.如权利要求5所述的式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，用3～6wt％的无机碱调整所述分散体的PH值为8～10；和/或
所述介质Z为去离子水和/或无水乙醇。
8.如权利要求5-7任一项所述的式2所示噻二唑衍生物改性石墨烯的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为0.5-3h，所述离心处理的条件为：在3500-4500rpm条件下离心0.2-1h。
9.一种润滑脂，其特征在于，所述润滑脂含有如权利要求1所述的噻二唑衍生物改性石墨烯。
10.一种涂料，其特征在于，所述涂料含有如权利要求1所述的噻二唑衍生物改性石墨烯。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108707497A (zh) * 2018-07-11 2018-10-26 佛山市陵谐环保科技有限公司 一种耐腐蚀硬膜防锈油
CN109609244A (zh) * 2018-07-17 2019-04-12 深圳市优宝新材料科技有限公司 油溶性硼酸酯改性氧化石墨烯的极压抗磨剂及其制备方法
CN110818951A (zh) * 2019-12-13 2020-02-21 中国科学院深圳先进技术研究院 一种改性氧化石墨烯、浆料、复合薄膜及其制备方法和应用
CN112958037A (zh) * 2021-02-03 2021-06-15 中南大学 富杂原子官能化氧化石墨烯复合材料及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105310998A (zh) * 2015-11-03 2016-02-10 吉林大学 一种囊壁含有功能化石墨烯的微胶囊及制备方法
CN105548295A (zh) * 2015-12-02 2016-05-04 天津工业大学 一种基于噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯的汞离子检测方法
CN105838479A (zh) * 2016-04-21 2016-08-10 济宁利特纳米技术有限责任公司 含有噻二唑衍生物和石墨烯的润滑油添加剂，添加剂的制备方法，及含有该添加剂的润滑油
KR20170063113A (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 한국과학기술원 3차원 다공성 그래핀의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105310998A (zh) * 2015-11-03 2016-02-10 吉林大学 一种囊壁含有功能化石墨烯的微胶囊及制备方法
KR20170063113A (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 한국과학기술원 3차원 다공성 그래핀의 제조방법
CN105548295A (zh) * 2015-12-02 2016-05-04 天津工业大学 一种基于噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯的汞离子检测方法
CN105838479A (zh) * 2016-04-21 2016-08-10 济宁利特纳米技术有限责任公司 含有噻二唑衍生物和石墨烯的润滑油添加剂，添加剂的制备方法，及含有该添加剂的润滑油

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108707497A (zh) * 2018-07-11 2018-10-26 佛山市陵谐环保科技有限公司 一种耐腐蚀硬膜防锈油
CN109609244A (zh) * 2018-07-17 2019-04-12 深圳市优宝新材料科技有限公司 油溶性硼酸酯改性氧化石墨烯的极压抗磨剂及其制备方法
CN109609244B (zh) * 2018-07-17 2021-08-06 深圳市优宝新材料科技有限公司 油溶性硼酸酯改性氧化石墨烯的极压抗磨剂及其制备方法
CN110818951A (zh) * 2019-12-13 2020-02-21 中国科学院深圳先进技术研究院 一种改性氧化石墨烯、浆料、复合薄膜及其制备方法和应用
CN110818951B (zh) * 2019-12-13 2022-03-15 中国科学院深圳先进技术研究院 一种改性氧化石墨烯、浆料、复合薄膜及其制备方法和应用
CN112958037A (zh) * 2021-02-03 2021-06-15 中南大学 富杂原子官能化氧化石墨烯复合材料及其制备方法与应用

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