CN104356598A - 一种改性石墨烯、其制备方法以及包括其增强的环氧树脂复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的技术问题是提供了一种碱改性石墨烯并制备石墨烯环氧树脂复合材料的方法，该方法用双氧水和氨水的混合溶液处理石墨烯，实现了在石墨烯表面接枝改性，使得改性石墨烯在环氧树脂基体中的均一分散，从而可制备出具有优异力学性能的石墨烯增强环氧树脂复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯改性领域，尤其涉及一种碱性化合物改性石墨烯的方法，及其增强的环氧树脂复合材料。
背景技术
自2004年石墨烯(graphene)这一材料被发现以来，有关研究和新闻就未曾间断。石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种炭质新材料，这种石墨烯晶体薄膜的厚度只有0.335nm，仅为头发直径的20万分之一，是目前已知世界上强度最高的材料，是构建其它维数炭质材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)的基本单元，具有极好的结晶性和电学性能。这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。与单壁碳纳米管(SWCNT)类似，石墨烯具有热、力、电等优异的性能。
制备高性能的石墨烯/环氧树脂复合材料的关键点在与如何在填充石墨烯的时候将其均匀的分散在环氧树脂基体中。现在提高填充体在基体中分散的方法主要是提高填充体和基体之间的界面结合力。目前关于用酸性改性石墨烯提高界面结合力的报道有很多，但是很少有关于用碱改性石墨烯的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种碱改性石墨烯并制备石墨烯环氧树脂复合材料的方法，实现了改性石墨烯在环氧树脂基体中的均一分散，从而可制备出具有优异力学性能的石墨烯环氧树脂复合材料。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
步骤一，将石墨烯加入到双氧水与氨水的混合溶液中，在一定温度下超声处理，用适量的去离子水稀释，然后用砂芯漏斗过滤并洗涤至中性，将产物置于真空烘箱烘干，制得表面处理的石墨烯。
步骤二，在制备复合材料的过程中，环氧树脂、固化剂和促进剂按照一定的质量比混合。首先，称取称取49.0g固化剂，70g环氧树脂(E-51)，然后按照以环氧树脂、固化剂和促进剂总质量一定比例称取改性石墨烯，将石墨烯加入到已称取的固化剂和环氧树脂的混合溶液中，然后放入60℃的恒水浴中搅拌均匀，然后再用功率为600W超声波分散仪进行超声处理3h。
超声处理结束后，将0.7g促进剂加入到混合液中，用玻璃棒搅拌10min后再超声半个小时。将其放入真空烘箱中在60℃、-0.1MPa下排除气泡0.5h。排除气泡后，将其取出浇注到已涂好脱模剂并已预热的模具中，拉伸和弯曲试样模具的尺寸分别与GB2568-811和GB2570-81标准一致，放入烘箱进行加热固化，固化的条件为90℃保温1h，130℃恒温2h，160℃恒温2h，然后在烘箱中自然冷却。
本发明进一步的优选方案是：所述氨水和双氧水的比例是1～4∶1。
本发明进一步的优选方案是：所述石墨烯和碱混合溶液的比例是0.001～0.01g/ml。
本发明进一步的优选方案是：所述超声时间是2～8个小时。
本发明进一步的优选方案是：所述超声温度是30～60℃。
本发明进一步的优选方案是：所述环氧树脂、固化剂和促进剂按照质量比为100∶50～80∶1的配比的质量混合
本发明进一步的优选方案是：所述石墨烯添加的质量占总质量的比是005％～1％。
本发明采用的方法只需经过混合、超声、洗涤过程就能得到改性石墨烯，具有工艺简单、材料制备成本低、不污染环境等特点，易实现大规模制备。
本发明由于采用改性石墨烯做为填充体制的备复合材料，具有较高较高的拉伸强度和弯曲强度。通过力学性能测试，在石墨烯添加量为1％时复合材料的拉伸强度达到了67.28Mpa，弯曲强度达到了135.58Mpa。
附图说明
附图1改性石墨烯的红外光谱图(FTIR)图。
附图2不同改性石墨烯添加量的复合材料拉伸强度图。
附图3不同改性石墨烯添加量的复合材料弯曲强度图。
附图4复合材料断裂面扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行更详细地说明
实施例1
步骤一，将0.4g石墨烯加入到400ml双氧水与氨水1∶1组成的混合溶液中，在30℃下超声处理2h，用适量的去离子水稀释，然后用砂芯漏斗过滤并洗涤至中性，将产物置于真空烘箱烘干，制得表面处理的石墨烯。
步骤二，在制备复合材料的过程中，环氧树脂、固化剂和促进剂按照质量比为100∶50∶1的配比的质量混合。首先，称取称取49.0g固化剂，70g环氧树脂(E-51)，然后按照以环氧树脂、固化剂和促进剂总质量的0.05％称取改性石墨烯，将石墨烯加入到已称取的固化剂和环氧树脂的混合溶液中，然后放入600C的恒水浴中搅拌均匀，然后再用功率为600W超声波分散仪进行超声处理3h。
超声处理结束后，将0.7g促进剂加入到混合液中，用玻璃棒搅拌10min后再超声半个小时。将其放入真空烘箱中在60℃、-0.1MPa下排除气泡0.5h。排除气泡后，将其取出浇注到已涂好脱模剂并已预热的模具中，拉伸和弯曲试样模具的尺寸分别与GB2568-811和GB2570-81标准一致，放入烘箱进行加热固化，固化的条件为90℃保温1h，130℃恒温2h，160℃恒温2h，然后在烘箱中自然冷却。
实施例2
步骤一，将0.6g石墨烯加入到400ml双氧水与氨水2∶1组成的混合溶液中，在40℃下超声处理4h，用适量的去离子水稀释，然后用砂芯漏斗过滤并洗涤至中性，将产物置于真空烘箱烘干，制得表面处理的石墨烯。
步骤二，在制备复合材料的过程中，环氧树脂、固化剂和促进剂按照质量比为100∶60∶1的配比的质量混合。首先，称取称取49.0g固化剂，70g环氧树脂(E-51)，然后按照以环氧树脂、固化剂和促进剂总质量的0.1％称取改性石墨烯，将石墨烯加入到已称取的固化剂和环氧树脂的混合溶液中，然后放入60℃的恒水浴中搅拌均匀，然后再用功率为600W超声波分散仪进行超声处理3h。
超声处理结束后，将0.7g促进剂加入到混合液中，用玻璃棒搅拌10min后再超声半个小时。将其放入真空烘箱中在60℃、-0.1MPa下排除气泡0.5h。排除气泡后，将其取出浇注到已涂好脱模剂并已预热的模具中，拉伸和弯曲试样模具的尺寸分别与GB2568-811和GB2570-81标准一致，放入烘箱进行加热固化，固化的条件为90℃保温1h，130℃恒温2h，160℃恒温2h，然后在烘箱中自然冷却。
实施例3
步骤一，将0.8g石墨烯加入到400ml双氧水与氨水3∶1组成的混合溶液中，在50℃下超声处理6h，用适量的去离子水稀释，然后用砂芯漏斗过滤并洗涤至中性，将产物置于真空烘箱烘干，制得表面处理的石墨烯。
步骤二，在制备复合材料的过程中，环氧树脂、固化剂和促进剂按照质量比为100∶70∶1的配比的质量混合。首先，称取称取49.0g固化剂，70g环氧树脂(E-51)，然后按照以环氧树脂、固化剂和促进剂总质量的0.5％称取改性石墨烯，将石墨烯加入到已称取的固化剂和环氧树脂的混合溶液中，然后放入60℃的恒水浴中搅拌均匀，然后再用功率为600W超声波分散仪进行超声处理3h。
超声处理结束后，将0.7g促进剂加入到混合液中，用玻璃棒搅拌10min后再超声半个小时。将其放入真空烘箱中在60℃、-0.1MPa下排除气泡0.5h。排除气泡后，将其取出浇注到已涂好脱模剂并已预热的模具中，拉伸和弯曲试样模具的尺寸分别与GB2568-811和GB2570-81标准一致，放入烘箱进行加热固化，固化的条件为90℃保温1h，130℃恒温2h，160℃恒温2h，然后在烘箱中自然冷却。
实施例4
步骤一，将1g石墨烯加入到400ml双氧水与氨水4∶1组成的混合溶液中，在60℃下超声处理8h，用适量的去离子水稀释，然后用砂芯漏斗过滤并洗涤至中性，将产物置于真空烘箱烘干，制得表面处理的石墨烯。
步骤二，在制备复合材料的过程中，环氧树脂、固化剂和促进剂按照质量比为100∶80∶1的配比的质量混合。首先，称取称取49.0g固化剂，70g环氧树脂(E-51)，然后按照以环氧树脂、固化剂和促进剂总质量的1％称取改性石墨烯，将石墨烯加入到已称取的固化剂和环氧树脂的混合溶液中，然后放入60℃的恒水浴中搅拌均匀，然后再用功率为600W超声波分散仪进行超声处理3h。
超声处理结束后，将0.7g促进剂加入到混合液中，用玻璃棒搅拌10min后再超声半个小时。将其放入真空烘箱中在60℃、-0.1MPa下排除气泡0.5h。排除气泡后，将其取出浇注到已涂好脱模剂并已预热的模具中，拉伸和弯曲试样模具的尺寸分别与GB2568-811和GB2570-81标准一致，放入烘箱进行加热固化，固化的条件为90℃保温1h，130℃恒温2h，160℃恒温2h，然后在烘箱中自然冷却。
以上已对本发明的优选实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种制备权利要求改性石墨烯并制备改性石墨烯环氧树脂复合材料的方法，其特征在于按下列方法制得：
步骤一，将石墨烯加入到双氧水与氨水的混合溶液中，在一定温度下超声处理，用适量的去离子水稀释，然后用砂芯漏斗过滤并洗涤至中性，将产物置于真空烘箱烘干，制得表面处理的石墨烯。
步骤二，在制备复合材料的过程中，环氧树脂、固化剂和促进剂按照一定的质量比混合。首先，称取称取固化剂，环氧树脂(E-51)，然后按照以环氧树脂、固化剂和促进剂总质量一定比例称取改性石墨烯，将石墨烯加入到已称取的固化剂和环氧树脂的混合溶液中，然后放入60℃的恒水浴中搅拌均匀，然后再用功率为600W超声波分散仪进行超声处理3h。
超声处理结束后，将促进剂加入到混合液中，用玻璃棒搅拌10min后再超声半个小时。将其放入真空烘箱中在60℃、-0.1MPa下排除气泡0.5h。排除气泡后，将其取出浇注到已涂好脱模剂并已预热的模具中，拉伸和弯曲试样模具的尺寸分别与GB2568-811和GB2570-81标准一致，放入烘箱进行加热固化，固化的条件为90℃保温1h，130℃恒温2h，160℃恒温2h，然后在烘箱中自然冷却。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述氨水和双氧水的比例是1～4∶1。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述超声时间是2～8个小时。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述石墨烯和碱混合溶液的比例是0.001～0.01g/ml。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述超声时间是2～8个小时。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述环氧树脂、固化剂和促进剂按照质量比为100∶50～80∶1的配比的质量混合。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述石墨烯添加的质量占总质量的比是0.05％～1％。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104830027A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-12 | 叶芳 | 一种用于运动器材的新型环氧树脂积层复合材料的制备方法 |
| CN104861910A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-26 | 北京化工大学 | 一种石墨烯包覆无机填料环氧树脂复合胶及其制备方法 |
| US20180366624A1 (en) * | 2017-05-12 | 2018-12-20 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Led packaging material and manufacturing method of the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102153835A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-08-17 | 北京航空航天大学 | 一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法 |
| CN102286189A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-12-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102153835A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-08-17 | 北京航空航天大学 | 一种改性石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法 |
| CN102286189A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-12-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MYKOLA SEREDYCH ET.AL: "Mechanism of ammonia retention on graphite oxides: role of surface chemistry and structure", 《J.PHYS.CHEM.C》 * |
| 谢卫刚等: "石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与力学性能", 《高分子材料科学与工程》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104830027A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-12 | 叶芳 | 一种用于运动器材的新型环氧树脂积层复合材料的制备方法 |
| CN104861910A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-26 | 北京化工大学 | 一种石墨烯包覆无机填料环氧树脂复合胶及其制备方法 |
| US20180366624A1 (en) * | 2017-05-12 | 2018-12-20 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Led packaging material and manufacturing method of the same |
| US10418531B2 (en) * | 2017-05-12 | 2019-09-17 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | LED packaging material and manufacturing method of the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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