一种高强度聚合物纳米复合薄膜的制备方法

摘要

本发明属于聚合物复合材料技术领域，具体涉及一种利用层层组装技术在构筑基元溶液中制备高强度聚合物纳米复合薄膜的方法。构筑基元包含带正电荷的电解质、带负电荷的电解质和正电荷的石墨烯氧化物-聚合物复合物溶液。本发明利用层层组装技术制备了一种含有较低含量(质量分数为3～8％)无机纳米填料的高强度薄膜材料(最大拉伸强度和弹性模量分别达到350MPa，15GPa)。本发明具有成本低廉，制备方法简单，不需要复杂仪器设备的特点，有望在今后的微电子、机械制造、化工等领域中得到广泛的应用。

主权项

一种制备高强度聚合物纳米复合薄膜的方法，其步骤如下：1)在去离子水中将石墨氧化，制备石墨烯氧化物；2)将石墨烯氧化物与带正电荷的聚电解质溶液复合，二者质量比为1∶1～1∶20，复合后搅拌2～5小时，然后将复合后的溶液离心，离心机转速3000～10000转/分钟，离心10～20分钟；再将得到的析出物水洗、离心，循环1～10次；将最终得到的沉淀物溶液稀释定容，即得到正电荷的石墨烯氧化物‑聚合物复合物溶液；3)将表面修饰有正电荷的基底浸入带负电荷的聚电解质溶液中5～30分钟，取出后水洗；4)将上述步骤得到的基底浸入带正电荷的聚电解质溶液中5～30分钟，取出后水洗；5)将上述步骤得到的基底浸入带负电荷的聚电解质溶液中5～30分钟，取出后水洗；6)将上述步骤得到的基底浸入正电荷的石墨烯氧化物‑聚合物复合物溶液中5～30分钟，取出后水洗；7)重复步骤3)、4)、5)、6)，即可在基底上得到多层膜；8)将上述步骤得到的多层膜置于100～250℃温度条件下热交联处理1～10小时，然后冷却至室温；9)将上述步骤得到的多层膜浸入到酸性溶液中1～2小时后多层膜自行剥离，多层膜取出后室温干燥，从而得到高强度薄膜材料；其中，带正电荷的聚电解质为聚烯丙基胺盐酸盐、线性聚乙烯基胺或支化聚乙烯基胺；带负电荷的聚电解质为聚丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠；浸泡溶液的浓度均为0.1～10mg/mL；带正电荷的聚电解质和正电荷的石墨烯氧化物‑聚合物复合物溶液的pH＝7～14，带负电荷的聚电解质溶液的pH＝1～7。