一种改性石墨烯纳米填充材料的制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种改性石墨烯纳米填充材料的制备方法和在尼龙6材料中的应用。本发明通过优选还原剂和改性剂、优化工艺条件等，先将氧化石墨烯部分还原而恢复其导电性，然后再对石墨烯片层表面的剩余含氧基团进行改性接枝赋予其特殊性能，与现有技术中先接枝再还原的方法相比，能够在不破坏石墨烯导电性的同时提高石墨烯与聚合物的相容性，并使本发明改性石墨烯纳米填充材料具有一定的阻燃协效性。本发明应用于尼龙6中时能够在一定程度上提高尼龙6材料的热稳定性，且所得石墨烯/尼龙6纳米复合材料的导电性比氧化石墨的导电性提高了约4个数量级，说明本发明比现有的石墨烯填充材料更能改善聚合物基体的导电性，提高聚合物材料的抗静电性能。

主权项

一种改性石墨烯纳米填充材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）采用Hummers法，通过浓硫酸、浓硝酸和高锰酸钾将石墨粉氧化，制备得到片层结构上带有大量含氧基团的氧化石墨；（2）将步骤（1）制得的氧化石墨超声分散于有机溶剂中，制得氧化石墨烯分散液；调节PH在9～10之间，向所述氧化石墨烯分散液中加入还原剂水合肼对氧化石墨烯进行部分还原，得到片层结构上还具有少量剩余含氧基团的还原石墨烯；本步骤中，所用的氧化石墨的质量与所用的还原剂水合肼的体积之间的比例为1:2g/ml～1:4g/ml；（3）将步骤（2）所得的还原石墨烯超声分散于有机溶剂中得到还原石墨烯分散液，向其中加入二异氰酸酯，于70℃～90℃的条件下搅拌4～12小时，产物经多次分离、洗涤后，再分散于有机溶剂中，加入含磷‑氢键的含磷化合物，于50℃～80℃下搅拌反应1～2小时，再加入三乙胺，继续搅拌反应5～12小时，得到接枝改性的还原石墨烯；本步骤中，按质量计，所述二异氰酸酯的用量与所述还原石墨烯的用量比在10～30:1之间，所述含磷化合物的用量与所述还原石墨烯的用量比在10～30:1之间；（4）步骤（3）所得接枝改性的还原石墨烯经过分离、洗涤和干燥，即得到所述改性石墨烯纳米填充材料。