CN110158193A - 基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液混合均匀，加入交联剂，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维。本发明通过氯乙酸和氧化石墨烯反应制得羧基化氧化石墨烯，然后与壳聚糖、聚乳酸在交联剂作用下静电纺丝成基于改性石墨烯的聚合物纤维，方法操作简单，纤维强度好，生物相容性好。

Description

基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯材料技术领域，具体涉及一种基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法。
背景技术
石墨烯是一种新型至薄至坚的二维纳米材料，具有量子霍尔效应比表面积大表面疏水电化学性质优异化学性质稳定等特点；同时，石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加可形成致密的隔绝层。石墨烯具有稳定的杂化结构，使其能在活性介质与金属间形成物理阻隔层，阻止了扩散渗透的进行；其次，石墨烯良好的化学稳定性和热稳定性，无论是在腐蚀性的气体、液体环境中或是高温条件下均能保持稳定；最后，石墨烯具有优异的机械性能。
氧化石墨烯具有与石墨烯相同的基本结构——延伸的碳单原子层，层面和边缘上连接有大量羟基、羧基、环氧基等亲水基团，这些基团使得氧化石墨烯拥有与石墨烯不同的性质，也可以利用这些基团对氧化石墨烯继续进行功能化改性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取羧基化氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散2小时，得质量浓度3-10%的羧基化氧化石墨烯分散液；
（2）取壳聚糖溶于2wt%的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，得质量浓度为1-5%的壳聚糖溶液；
（3）取聚乳酸加入溶剂中，得质量浓度为1-4%的聚乳酸溶液；
（4）将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液混合均匀，加入交联剂，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维。
具体地，所述步骤（1）中的羧基化氧化石墨烯制备步骤如下：
1）取氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；
2）将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，氯乙酸与氧化石墨烯的质量比为30-50：1，搅拌条件下将混合溶液加热到60-80℃，保持其反应0.5-3小时，冷却至室温后用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。
具体地，所述步骤（3）中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或乙醇。
具体地，所述步骤（4）中羧基化氧化石墨烯、壳聚糖、聚乳酸的质量比2-5:20-40:15-30。
具体地，所述步骤（4）中交联剂为京尼平，加入量为壳聚糖质量的2-4%。
具体地，所述步骤（4）中静电纺丝的条件为：接收装置接地，接收装置与针头间的距离为20cm，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min。
本发明具有以下有益效果：本发明通过氯乙酸和氧化石墨烯反应制得羧基化氧化石墨烯，然后与壳聚糖、聚乳酸在交联剂作用下静电纺丝成基于改性石墨烯的聚合物纤维，方法操作简单，纤维强度好，生物相容性好。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
取氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，氯乙酸与氧化石墨烯质量比为30：1，搅拌条件下将混合溶液加热到65℃，保持其反应2.5小时，冷却至室温后用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。
基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取羧基化氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散2小时，得质量浓度5%的羧基化氧化石墨烯分散液；
（2）取壳聚糖溶于2wt%的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，得质量浓度为4%的壳聚糖溶液；
（3）取聚乳酸加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，得质量浓度为2%的聚乳酸溶液；
（4）将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液按照羧基化氧化石墨烯、壳聚糖、聚乳酸的质量比3:25:20混合均匀，加入占壳聚糖质量3%的京尼平，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维，静电纺丝的条件为：接收装置接地，接收装置与针头间的距离为20cm，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min。
实施例2
取氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，氯乙酸与氧化石墨烯质量比为40：1，搅拌条件下将混合溶液加热到70℃，保持其反应0.5小时，冷却至室温后用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。
基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取羧基化氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散2小时，得质量浓度3%的羧基化氧化石墨烯分散液；
（2）取壳聚糖溶于2wt%的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，得质量浓度为2%的壳聚糖溶液；
（3）取聚乳酸加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，得质量浓度为4%的聚乳酸溶液；
（4）将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液按照羧基化氧化石墨烯、壳聚糖、聚乳酸的质量比2:30:15混合均匀，加入占壳聚糖质量2%的京尼平，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维，静电纺丝的条件为：接收装置接地，接收装置与针头间的距离为20cm，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min。
实施例3
取氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，氯乙酸与氧化石墨烯质量比为50：1，搅拌条件下将混合溶液加热到60℃，保持其反应2小时，冷却至室温后用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。
基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取羧基化氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散2小时，得质量浓度8%的羧基化氧化石墨烯分散液；
（2）取壳聚糖溶于2wt%的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，得质量浓度为1%的壳聚糖溶液；
（3）取聚乳酸加入乙醇溶剂中，得质量浓度为3%的聚乳酸溶液；
（4）将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液按照羧基化氧化石墨烯、壳聚糖、聚乳酸的质量比4:40:30混合均匀，加入占壳聚糖质量3%的京尼平，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维，静电纺丝的条件为：接收装置接地，接收装置与针头间的距离为20cm，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min。
实施例4
取氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，氯乙酸与氧化石墨烯的质量比为45：1，搅拌条件下将混合溶液加热到80℃，保持其反应3小时，冷却至室温后用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。
基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取羧基化氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散2小时，得质量浓度10%的羧基化氧化石墨烯分散液；
（2）取壳聚糖溶于2wt%的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，得质量浓度为5%的壳聚糖溶液；
（3）取聚乳酸加入乙醇溶剂中，得质量浓度为1%的聚乳酸溶液；
（4）将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液按照羧基化氧化石墨烯、壳聚糖、聚乳酸的质量比5:20:15-25混合均匀，加入占壳聚糖质量4%的京尼平，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维，静电纺丝的条件为：接收装置接地，接收装置与针头间的距离为20cm，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min。

Claims (6)

1.基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取羧基化氧化石墨烯加入N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散2小时，得质量浓度3-10％的羧基化氧化石墨烯分散液；
(2)取壳聚糖溶于2wt％的醋酸溶液中，搅拌使其完全溶解，得质量浓度为1-5％的壳聚糖溶液；
(3)取聚乳酸加入溶剂中，得质量浓度为1-4％的聚乳酸溶液；
(4)将羧基化氧化石墨烯分散液、壳聚糖溶液、聚乳酸溶液混合均匀，加入交联剂，搅拌均匀后得纺丝原液，静电纺丝得基于改性石墨烯的聚合物纤维。
2.如权利要求1所述的基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的羧基化氧化石墨烯制备步骤如下：
1)取氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散后，得到分散均匀的氧化石墨烯水溶液；
2)将分散均匀的氧化石墨烯水溶液与氯乙酸混合，氯乙酸与氧化石墨烯的质量比为30-50：1，搅拌条件下将混合溶液加热到60-80℃，保持其反应0.5-3小时，冷却至室温后用滤膜过滤，干燥后得到羧基化氧化石墨烯。
3.如权利要求1所述的基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或乙醇。
4.如权利要求1所述的基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中羧基化氧化石墨烯、壳聚糖、聚乳酸的质量比2-5:20-40:15-30。
5.如权利要求1所述的基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中交联剂为京尼平，加入量为壳聚糖质量的2-4％。
6.如权利要求1所述的基于改性石墨烯的高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中静电纺丝的条件为：接收装置接地，接收装置与针头间的距离为20cm，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min。
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