CN108676192A - 一种氧化石墨烯包覆聚合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用氧化石墨烯包覆聚合物微球的制备方法。具体步骤为：将单分散聚合物微球分散到溶液中；然后通过酰胺化反应接枝上树枝状大分子，再加入剥离氧化石墨烯水溶液，通过静电吸附作用使氧化石墨烯包覆在单分散聚合物表面。本发明利用树枝状大分子的桥梁作用，将氧化石墨烯与单分散聚合物微球偶联，操作简单，条件温和，易于大批量生产，所制备有机无机杂化材料在溶剂中分散性能良好，具有很好的应用前景。

Description

一种氧化石墨烯包覆聚合物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化石墨烯包覆聚合物的制备方法，更具体地说涉及利用聚酰胺胺树枝状大分子内部丰富的氨基基团与氧化石墨烯片层发生静电吸附作用，使氧化石墨烯包覆在单分散聚合物微球表面。
背景技术
近年来，石墨烯以其独特的单原子层结构受到广泛的关注。目前，石墨烯常见生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。其中，作为石墨烯的衍生物，氧化石墨烯由于表面含有大量的亲水性羧基，羟基，环氧基团使其在表面化学，聚合物化学等领域具有很好的应用。
另一方面，对聚合物进行改性从而赋予其独特的物理化学性能是聚合物化学的研究热点。但是，大部分聚合物微球表面官能团含量低，接枝改性困难，使其与氧化石墨等新型二维材料难以通过化学反应进行偶联。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服单分散聚合物与氧化石墨反应困难，难以使氧化石墨烯包覆于聚合物表面的缺点。从而提供利用聚酰胺胺树枝状大分子表面大量氨基基团与氧化石墨烯发生静电吸附从而得到氧化石墨烯包覆的单分散聚合物，即提供一种氧化石墨烯包覆聚合物的制备方法。此方法条件温和，步骤简单，重复性好，所制备的杂化材料具有很好的稳定性。
本发明的技术方案为：一种氧化石墨烯包覆聚合物的制备方法，其具体步骤为：将单分散聚合物微球分散到水溶液中；然后通过酰胺化反应接枝上聚酰胺胺树枝状大分子，再加入剥离的氧化石墨烯水溶液，反应后使氧化石墨烯包覆于聚合物表面。
优选上述的单分散聚合物微球为单分散聚苯乙烯粒子或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
优选上述的单分散聚合物微球的粒径范围180nm～300nm，单分散系数为1％～5％。
优选聚合物微球水溶液的质量浓度为0.1～1％。
优选聚酰胺胺树枝状大分子与单分散聚合物微球的质量比为0.05～0.2:1。
优选酰胺化反应的时间为10～15h，反应温度为50-70℃。
优选氧化石墨烯与单分散聚合物微球的质量比为0.004～0.01:1。
优选氧化石墨烯水溶液浓度为0.5～2mg/ml。
上述氧化石墨烯水溶液剥离方法为在功率30～180W条件下超声剥离1～2h。
优选氧化石墨烯与聚酰胺胺树枝状大分子改性单分散聚合物微球反应时间为0.5～2h，反应温度为25～40℃。
本发明的是首先在单分散聚合物表面引入大量的氨基基团，然后通过氨基基团为桥梁，使其与氧化石墨烯发生静电吸附，将氧化石墨烯片层牢牢的包覆在聚合物微球表面。
有益效果：
1、本发明所制备的氧化石墨烯包覆聚合物微球，水溶性良好，具有很好的稳定性。
2、本发明的氧化石墨烯包覆聚合物微球的方法，操作简单，条件温和。
3、本发明所制备的氧化石墨烯包覆聚合物微球可以应用于光电器件，高性能聚合物等领域。
附图说明
图1为本发明实施例1氧化石墨烯包覆聚合物微球的扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
实施例1
将0.2g粒径为218nm，单分散系数为1％的单分散聚苯乙烯微球分散于水中，制成聚苯乙烯微球质量分数为0.2％的乳液。然后在50℃条件下在乳液中加入0.01g聚酰胺胺树枝状大分子，反应11h，得到表面大量氨基修饰的聚苯乙烯微球。同时，配置10ml浓度为0.9mg/ml的氧化石墨烯，50W超声剥离1h。最后，在26℃条件下在得到的氨基修饰的聚苯乙烯乳液中加入剥离好的氧化石墨烯，充分反应0.5h。得到最终产物。
图1为所述氧化石墨烯包覆的单分散聚苯乙烯微球扫描电子显微镜示意图，可以看出，该微球粒径均匀，表面存在一层氧化石墨烯层，且包覆量较高。
实施例2
将0.2g粒径为236nm，单分散系数为3％的单分散聚甲基丙烯酸甲酯微球分散于水中，制成聚甲基丙烯酸甲酯微球质量分数为0.4％的乳液。然后在56℃条件下在乳液中加入0.02g聚酰胺胺树枝状大分子，反应13h，得到表面大量氨基修饰的聚甲基丙烯酸甲酯微球。同时，配置10ml浓度为1.5mg/ml的氧化石墨烯，100W超声剥离1.5h。最后，在35℃条件下在得到的氨基修饰的聚甲基丙烯酸甲酯乳液中加入剥离好的氧化石墨烯，充分反应1h。得到最终产物。
实施例3
将0.2g粒径为280nm，单分散系数为4.5％的单分散聚苯乙烯分散于水中，制成聚苯乙烯微球质量分数为0.7％的乳液。然后在65℃条件下在乳液中加入0.04g聚酰胺胺树枝状大分子，反应15h，得到表面大量氨基修饰的聚苯乙烯微球。同时，配置10ml浓度为1.8mg/ml的氧化石墨烯，170W超声剥离2h。最后，在40℃条件下在得到的氨基修饰的聚苯乙烯乳液中加入剥离好的氧化石墨烯，充分反应1.6h。得到最终产物。

Claims (10)

1.一种氧化石墨烯包覆聚合物的制备方法，其具体步骤为：将单分散聚合物微球分散到水溶液中；然后通过酰胺化反应接枝上聚酰胺胺树枝状大分子，再加入剥离的氧化石墨烯水溶液，反应后使氧化石墨烯包覆于聚合物表面。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的单分散聚合物微球为单分散聚苯乙烯粒子或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的单分散聚合物微球的粒径范围180nm～300nm，单分散系数为1％～5％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于聚合物微球水溶液的质量浓度为0.1～1％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于聚酰胺胺树枝状大分子与单分散聚合物微球的质量比为0.05～0.2:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于酰胺化反应的时间为10～15h，反应温度为50-70℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于氧化石墨烯与单分散聚合物微球的质量比为0.004～0.01:1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于氧化石墨烯水溶液浓度为0.5～2mg/ml。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于氧化石墨烯水溶液剥离方法为在功率30～180W条件下超声剥离1～2h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于氧化石墨烯水溶液与聚酰胺胺树枝状大分子改性单分散聚合物微球反应时间为0.5～2h，反应温度为25～40℃。
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