一种石墨烯改性环氧树脂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106810818A(43)申请公布日2017.06.09(21)申请号201510857630.5(22)申请日2015.11.30(71)申请人航天特种材料及工艺技术研究所地址100074北京市丰台区云岗北里40号院1-8(72)发明人许孔力欧秋仁嵇培军夏雨王国勇张庆辉张帅(51)Int.Cl.C08L63/00(2006.01)C08K9/02(2006.01)C08K9/04(2006.01)C08K7/00(2006.01)C08K3/04(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种石墨烯改性环氧树脂及其制备方法(57)摘要本发明提出一种石墨烯改性环氧树脂及其制备方法，本发明通过在环氧树脂添加了特定工艺制备的还原-氧化石墨烯，石墨烯在具有较高电导率、高剥离度的同时，也保有一定量的氧化基团，这些基团与环氧树脂之间具有较强的相互作用，增加了石墨烯与环氧基体之间的相容性，对石墨烯的分散有显著的增强作用。本发明采用特殊配比和工艺制备得到的石墨烯，具有更高的氧碳比、更多的含氧基团以及更高的剥离程度，在使用抗坏血酸作为还原剂时，其还原反应无毒且较为温和，提高氧化剂高锰酸钾加入量，或者降低还原剂抗坏血酸的加入量，可以提高石墨烯的基团残留量，通过控制氧化剂与还原剂的用量比来控制石墨烯的基团残留程度。CN106810818ACN106810818A权利要求书1/2页1.一种石墨烯，其特征在于：包括鳞片石墨、高锰酸钾、浓硫酸、磷酸和抗坏血酸，各组份质量份数如下，2.根据权利要求1所述的一种石墨烯，其特征在于：所述的各组份质量份数如下，3.一种石墨烯制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：第一步，将鳞片石墨与高锰酸钾、浓硫酸、磷酸按比例混合并搅拌均匀后，加热至30～60℃反应8～12小时，得到氧化石墨烯，所述的鳞片石墨、高锰酸钾、浓硫酸、磷酸比例为2：8～16：80～90：10～20；第二步，用去离子水将第一步得到的氧化石墨烯清洗干净，去除残留的氧化剂后，将清洗干净的氧化石墨烯以≤5mg/mL的浓度分散在去离子水中，得到氧化石墨烯水体系；第三步，第二步得到的氧化石墨烯水体系中加入一定比例抗坏血酸，并加热至90～100℃回流反应24～48小时，多次清洗后烘干，得到还原-氧化的石墨烯，所述的抗坏血酸添加量与鳞片石墨的质量比为5～20：2。4.一种石墨烯改性环氧树脂，其特征在于：包括石墨烯、环氧树脂、固化剂和促进剂，石墨烯的添加量为环氧树脂质量的0.5％～5％；其中所述的石墨烯采用鳞片石墨、高锰酸钾、浓硫酸、磷酸和抗坏血酸通过氧化-还原反应得到，各组份质量份数如下，2CN106810818A权利要求书2/2页5.根据权利要求4所述的石墨烯改性环氧树脂，其特征在于：所述的环氧树脂包括液态环氧树脂、固态环氧树脂和酚醛环氧树脂，液体环氧树脂的质量份数为30～50，固体环氧树脂的份数为30～50，酚醛环氧树脂的份数为0～30，总质量份数为100。6.根据权利要求4所述的石墨烯改性环氧树脂，其特征在于：所述的固化剂为双氰胺固化剂，固化剂添加量为环氧树脂的8％～12％，促进剂为脲类促进剂，促进剂添加量为环氧树脂的4％～8％。7.根据权利要求4所述的石墨烯改性环氧树脂，其特征在于：所述的石墨烯各组份质量份数如下，8.一种石墨烯改性环氧树脂制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：第一步，制备氧化-还原石墨烯，A1.1、将鳞片石墨与高锰酸钾、浓硫酸、磷酸按比例混合并搅拌均匀后，加热至30～60℃反应8～12小时，得到氧化石墨烯，所述的鳞片石墨、高锰酸钾、浓硫酸、磷酸比例为2：8～16：80～90：10～20；A1.2、用去离子水将步骤A1.1得到的氧化石墨烯清洗干净，去除残留的氧化剂后，将其以≤5mg/mL的浓度分散在去离子水中，得到氧化石墨烯水体系；A1.3、步骤A1.2得到的氧化石墨烯水体系中加入一定比例抗坏血酸，并加热至90～100℃回流反应24～48小时，多次清洗后烘干，得到还原-氧化的石墨烯，所述的抗坏血酸添加量与鳞片石墨的质量比为5～20：2；第二步，按比例称取一定量的环氧树脂、固化剂和促进剂混合搅拌均匀，随后在其中加入一定量的第一步制备得到的氧化-还原石墨烯，球磨混合均匀，得到石墨烯/环氧树脂混合物，所述氧化-还原石墨烯的添加量为环氧树脂质量的0.5％～5％；第三步，将第二步得到的石墨烯/环氧树脂混合物在室温下搅拌均匀，得到环氧/石墨烯预分散体系；第四步，将第三步得到的环氧/石墨烯预聚物超声分散均匀，得到石墨烯改性环氧树脂。3CN106810818A说明书1/8页一种石墨烯改性环氧树脂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种石墨烯改性环氧树