一种氧化石墨烯/甲壳型液晶高分子纳米复合材料的制备方法

摘要

本发明属于高分子化学和复合材料技术领域，具体涉及氧化石墨烯/甲壳型液晶高分子纳米复合材料的制备方法。本发明方法包括用原子转移自由基聚合合成末端带有叠氮基的分子量可控的甲壳型液晶高分子，和带有炔基的氧化石墨烯片层；二者再通过简单且高效的click反应由化学键连接在一起，制备成甲壳型液晶高分子修饰的氧化石墨烯。这种化学修饰的氧化石墨烯具有纳米尺寸，并且与甲克型液晶高分子基体的相容性优良，从而可以作为高效纳米填料，制备得到纳米复合材料。

主权项

一种分子量可控的甲壳型液晶高分子修饰的氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）制备末端含叠氮基的分子量可控的甲壳型液晶高分子采用原子转移自由基聚合的方法，制备末端含有叠氮基的甲壳型液晶高分子，通过控制分子量分别制备不具有液晶性的高分子和具有液晶性的高分子；对于合成不具有液晶性的高分子，在舒伦克瓶中加入0.4‑3.0克甲壳型液晶单体、0.0115‑0.0863克溴化亚铜低价过渡金属盐、0.0136‑0.102克N,N,N’,N’’,N’’‑五甲基二乙烯基三胺络合剂，即PMDETA、0.0188‑0.141克3‑叠氮基乙基‑2‑溴异丁酸酯引发剂，即AEBiB和2.0‑15.0毫升氯苯溶剂；经过三次冻融循环，封闭舒伦克瓶，在80‑90oC反应24‑48小时；反应特定时间后，将聚合管放在液氮中终止反应；聚合物在甲醇中沉淀除去未反应的单体；对于合成具有液晶性的高分子，在舒伦克瓶中加入 0.8‑6.0克甲壳型液晶单体，溴化亚铜0.0019‑0.0091克，PMDETA 0.0017‑0.0106克，AEBiB 0.0024‑0.0147克，氯苯4.0‑25.0毫升；经过三次冻融循环，封闭舒伦克瓶，在80‑90oC反应24‑60小时；反应特定时间后，将聚合管放在液氮中终止反应，聚合物在甲醇中沉淀除去未反应的单体；（2）制备炔基修饰的氧化石墨烯 氧化石墨烯通过经典的Hummers方法制备，将140‑500毫克氧化石墨烯加入到40‑140毫升二氯亚砜中，再加入0.5‑1.5毫升二甲基甲酰胺作为催化剂，60‑80oC反应24个小时，对氧化石墨烯的羧基进行酰化反应，活化氧化石墨烯片层上的羧基；反应结束后，旋蒸掉未反应的二氯亚砜；将固体物质放在40‑50oC的真空烘箱中24小时，然后溶解在二甲基甲酰胺中；向上述溶液中缓慢加入0.28‑1.0克炔丙醇和8.1‑29.0毫升无水三乙胺的混合物，并在冰水浴中搅拌1‑2个小时，再60‑80oC反应24个小时；得到的固体反复用四氢呋喃和水洗涤，除去未反应的炔丙醇；将洗涤后的固体放在45‑50oC的真空烘箱中24‑48小时，得到炔基修饰的氧化石墨烯；（3）制备甲壳型液晶高分子接枝的氧化石墨烯采用Click反应，在舒伦克瓶中加入40‑80毫克炔基修饰的氧化石墨烯，0.2‑0.6克不具液晶性质的甲壳型液晶高分子或者0.5‑1.5克具有液晶性的甲壳型液晶高分子， 0.0024‑0.0072克溴化亚铜催化剂，0.0028‑0.0084克PMDETA络合剂和20‑50毫升的二甲基甲酰胺；三次冻融循环后，反应在25‑90oC进行24‑48小时；反应结束后，把两种高分子接枝的氧化石墨烯固体分别在四氢呋喃中反复洗涤，除去未接枝的高分子；最后把得到的液晶修饰的氧化石墨烯固体放在60‑70oC的真空烘箱中24小时。