一种石墨烯/聚对苯撑苯并双噁唑复合共聚膜的制备方法

摘要

一种石墨烯/聚对苯撑苯并双噁唑复合共聚膜的制备方法，本发明涉及一种石墨烯高分子复合共聚膜的制备方法。本发明要解决PBO复合薄膜难以制备，石墨烯在PBO基体中易于团聚、难以分散、易于向薄膜表面迁移、石墨烯与PBO反应活性偏低的问题。本发明方法：一、制备氧化石墨；二、制备氨基化石墨烯；三、制备石墨烯/PBO共聚物；四、制膜。本发明中石墨烯在PBO基体中分散性更好，不易团聚、相结构稳定、不易于向薄膜表面迁移、石墨烯与PBO反应活性更高。本发明用于石墨烯/聚对苯撑苯并双噁唑复合共聚膜的制备。

主权项

一种石墨烯/聚对苯撑苯并双噁唑复合共聚膜的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：一、氧化石墨的制备：将200～2000mL的浓H₂SO₄与20～200mL的浓H₃PO₄混合，再加入1～5g纳米石墨和3～100g KMnO₄，然后在温度为0℃～50℃条件下混合均匀，再持续搅拌24～72小时，冷却后再加入0.5～10L蒸馏水，搅拌0.5～3小时，再通过0.22μm的微孔滤膜抽滤，并用蒸馏水润洗滤饼，直至过滤器下端滤出液体的pH值呈中性，然后将滤饼冷冻干燥后得到氧化石墨；二、氨基化石墨烯的制备：称取0.1～1g步骤一得到的氧化石墨粉末、10～100g的胺基化合物、5～40mL的N,N'‑二甲基甲酰胺、0.5～10g的N,N'‑二环己基碳二亚胺和0.05～1g的4‑二甲氨基吡啶，混合后超声分散1～6小时，再于40℃～100℃持续搅拌条件下反应18～72小时，得到混合物，将混合物通过0.22μm的微孔滤膜抽滤，并用DMF洗涤3～8次，再将滤饼冷冻干燥后得到氨基化石墨烯；三、石墨烯/PBO共聚物的制备：将0.5～5g步骤二得到的氨基化石墨烯加入到30～200g的质量百分含量为80%～90%的磷酸中，超声5～10h得到氨基化石墨烯的磷酸溶液，然后将50～300g的五氧化二磷在搅拌条件下分3～5次加入到氨基化石墨烯的磷酸溶液中，于60℃～100℃下搅拌1～5h得到混合物A，在氮气气氛、110℃～130℃条件下，将5～20g的对苯二甲酸加入混合物A中，并搅拌反应8～24小时得到混合物B，取20～150g的4，6‑二氨基间苯二酚二盐酸盐和1～10g的二氯化锡加入到混合物B中，于60℃～100℃下加热搅拌12～36小时，得到混合物C，将10～75g对苯二甲酸加入到混合物C中，升温至140℃～160℃，反应3～5小时后，将温度升至180℃～200℃，分1～5次加入30～200g的五氧化二磷，反应3～5小时，得到混合物D；四、石墨烯/PBO复合共聚膜的制备：将步骤三得到的混合物D倾倒在附有聚四氟乙烯薄膜的超平不锈钢板上，将不锈钢板置于热压机上，参数设置为：温度为120℃～240℃、压力为5～300MPa、成膜时间为0.2～2h，成型完毕后将得到的薄膜置于质量百分含量为0～30%的磷酸溶液中浸泡8～48小时，再于室温干燥后即得石墨烯/PBO复合共聚膜。