氧化石墨烯分散液、改性環氧樹脂、成型制品及其制備方法和用途技術

本發明專利技術涉及氧化石墨烯分散液、改性環氧樹脂、成型制品及其制備方法和用途。本發明專利技術提供了一種氧化石墨烯分散液，包括：(A)氧化石墨烯，以及(B)混合溶劑；其中混合溶劑包含水、水溶性醇、以及水溶性酮，或基本由水、水溶性醇、以及水溶性酮組成。本發明專利技術提供了一種改性環氧樹脂的制備方法，包括：用(a)用至少一種還原劑將包含氧化石墨烯、混合溶劑以及環氧樹脂的環氧樹脂混合溶液中的氧化石墨烯部分或全部還原成石墨烯；以及(b)去除混合溶劑。采用本發明專利技術的混合溶劑，不僅能很好地分散氧化石墨烯，而且能夠減少或避免氧化石墨烯分散液與環氧樹脂混合時的乳化現象。

Graphene oxide dispersion liquid, modified epoxy resin, molding product, preparation method and application thereof

The invention relates to a graphite oxide dispersion solution, a modified epoxy resin, a molding product, a preparation method and an application thereof. The invention provides a graphene oxide dispersion, including graphene oxide (A), and (B) mixed solvent; the mixed solvent containing water, water soluble and water soluble alcohols, ketones, or by water, water soluble and water soluble alcohols, ketones. The present invention provides a method for preparing modified epoxy resin including: (a) will contain part of graphene oxide graphene oxide, mixed solvent and epoxy resin epoxy resin in the mixed solution or all reduced to graphene with at least one reducing agent; and (b) removing mixed solvent. The mixed solvent of the invention not only can well disperse the graphene oxide, but also can reduce or avoid the emulsification phenomenon when the graphite oxide dispersion is mixed with the epoxy resin.

【技術實現步驟摘要】
氧化石墨烯分散液、改性環氧樹脂、成型制品及其制備方法和用途
本專利技術屬于納米復合材料的制備領域，具體而言，涉及氧化石墨烯分散液、改性環氧樹脂、成型制品及其制備方法和用途。
技術介紹
環氧樹脂(EpoxyResin)是指含有兩個或者兩個以上的環氧基團，能夠與固化劑發生開環反應形成三維網絡結構的聚合物，具有高強度、良好的粘結性、耐腐蝕性、絕緣等性能，廣泛應用在耐腐蝕涂料、粘結劑、復合材料中。在電子、化工防腐、海洋工業、汽車、建筑、航天航空等眾多領域中發揮著至關重要的作用，同時也是不可缺少的基礎材料之一。但是環氧樹脂固化形成交織的三維網絡結構，使得其本身存在著脆性大、耐沖擊性能差等缺點；并且隨著現在工業的迅速發展，對環氧樹脂的性能要求也越來越高，純的環氧目前已逐漸不能夠滿足當今工業應用中的需求。因此對環氧樹脂的改性以提高環氧樹脂的性能，以便增加環氧樹脂在防腐涂料、化工制造、船舶工業、汽車行業和航天航空等眾多領域中應用價值。石墨烯是由一個碳原子厚度的二維納米材料，從2004年被發現之后，成為了學術界和工業界的研究熱點。通過改性環氧樹脂，增加環氧樹脂的耐沖擊性能，強度，粘結性能等，并發揮出兩種物質的協同作用；并且石墨烯的片層結構對介質有一定的阻隔作用，增加環氧樹脂在重防腐等海洋工業中的應用。石墨烯同環氧樹脂的納米填料一樣，在環氧樹脂基體中分散性差，易團聚。而氧化石墨烯作為石墨烯的一種衍生物，由于氧化石墨烯容易制備，表面含有豐富的含氧官能團利于分散，所以以氧化石墨烯作為前驅體制備石墨烯成為最為普遍的方法。中國專利CN101987908A公開了一種石墨烯-環氧樹脂復合材料的制備方法，環氧樹脂與石墨烯水溶液按配比相混合，溫度控制在60～120℃，攪拌5～60分鐘，靜止30分鐘分層，將上層水溶液倒出，下層石墨烯-環氧樹脂繼續在80～150℃攪拌反應2～12小時，加入環氧樹脂固化劑，并于100℃固化1小時，再于150℃下固化2小時；所用的環氧樹脂是雙官能團雙酚A類環氧樹脂或多官能團環氧樹脂。該專利采用低濃度氧化石墨烯水溶液，造成在環氧樹脂中引入大量水，產生嚴重的乳化現象，除溶劑困難，不利于工業化生產，并且只能得到氧化石墨烯含量低于0.1wt％的石墨烯環氧復合材料。中國專利CN102286189A公開了一種氧化石墨烯/環氧樹脂納米復合材料的制備方法，其步驟如下：1)將濃度為0.01-20g/L氧化石墨乙醇溶液超聲處理0.5-5小時；2)加入環氧樹脂攪拌5-30分鐘，然后再超聲處理0.5-5小時；3)將混合液在50-80℃烘10-48小時，再用真空去除乙醇；4)加入固化劑進行固化，得氧化石墨烯/環氧樹脂納米復合材料；其中所述環氧樹脂、固化劑和氧化石墨的重量份配比為100∶23.6～60∶0.001～2。該專利采用乙醇溶液分散氧化石墨烯，石墨烯溶液濃度在0.01-20mg/g，而后加入環氧樹脂，最終氧化石墨烯占環氧樹脂的0.001wt％-2wt％。有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
本專利技術的目的之一為提供不僅能很好地分散氧化石墨烯，而且與環氧樹脂具有良好的相容性的用于分散氧化石墨烯的混合溶劑。本專利技術一方面涉及一種氧化石墨烯分散液，包括：(A)氧化石墨烯，以及(B)混合溶劑；其中所述混合溶劑包含水、水溶性醇、以及水溶性酮，或基本由水、水溶性醇、以及水溶性酮組成。優選地，水溶性醇選自C1～C6烷基醇，優選C1～C5烷基醇，更優選C1～C4烷基醇，進一步優選C1～C3烷基醇。優選地，所述水溶性醇選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、環戊醇、烯丙醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇；優選甲醇、乙醇中的一種或多種，還優選乙醇。優選地，所述水溶性酮選自丙酮、丁酮中的一種或多種，優選丙酮。優選地，所述水溶性醇、水、以及所述水溶性酮的重量比為100:10-100:5-50，優選為100:15-90:10-45，更優選為100:25-80:15-40，還優選為100:30-70:20-35，進一步優選為100:40-50:25-30。優選地，所述氧化石墨烯相對于所述混合溶劑的量為1mg/g～60mg/g，優選5mg/g～60mg/g，更優選10mg/g～60mg/g，還優選15mg/g～60mg/g，特別優選20mg/g～60mg/g，優選為25mg/g～55mg/g，優選為30～50mg/g，進一步優選為35～45mg/g。優選地，所述氧化石墨烯的層數為1-30層；優選地，所述氧化石墨烯的層數為1-10層；優選地，所述氧化石墨烯選自單層氧化石墨烯、雙層氧化石墨烯以及具有3-10層的少層氧化石墨烯中的一種或多種。本專利技術還涉及氧化石墨烯分散液用于制備石墨烯改性環氧樹脂的用途。本專利技術一方面涉及一種改性環氧樹脂的制備方法，該方法包括以下步驟：(a)用至少一種還原劑將包含氧化石墨烯、混合溶劑以及環氧樹脂的環氧樹脂混合溶液中的所述氧化石墨烯部分或全部還原成石墨烯，其中其中所述混合溶劑包含水、水溶性醇、以及水溶性酮，或基本由水、水溶性醇、以及水溶性酮組成；(b)去除所述混合溶劑。優選地，水溶性醇選自C1～C6烷基醇，優選C1～C5烷基醇，更優選C1～C4烷基醇，進一步優選C1～C3烷基醇。優選地，所述水溶性醇選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、環戊醇、烯丙醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇；優選甲醇、乙醇中的一種或多種，還優選乙醇。優選地，所述水溶性酮選自丙酮、丁酮中的一種或多種，優選丙酮。優選地，所述水溶性醇、水、以及所述水溶性酮的重量比為100:10-100:5-50，優選為100:15-90:10-45，更優選為100:25-80:15-40，還優選為100:30-70:20-35，進一步優選為100:40-50:25-30。優選地，所述氧化石墨烯以分散在所述混合溶劑中的分散液形式加入。優選地，所述分散液通過以下方式制備：將所述氧化石墨烯均勻分散在所述混合溶劑中，以得到氧化石墨烯分散液。優選地，所述氧化石墨烯通過超聲震蕩均勻分散在所述混合溶劑中。優選地，所述氧化石墨烯的層數為1-30層；優選地，所述氧化石墨烯的層數為1-10層；優選地，所述氧化石墨烯選自單層氧化石墨烯、雙層氧化石墨烯以及具有3-10層的少層氧化石墨烯中的一種或多種。優選地，所述氧化石墨烯相對于所述混合溶劑的量為1mg/g～60mg/g，優選5mg/g～60mg/g，更優選10mg/g～60mg/g，還優選15mg/g～60mg/g，特別優選20mg/g～60mg/g，尤其優選25mg/g～55mg/g，更優選為30～50mg/g，進一步優選35～45mg/g。優選地，相對于所述環氧樹脂的重量，所述氧化石墨烯的量為0.01wt％-3wt％，優選0.05wt％-2.5wt％，更優選為0.1wt％-2wt％，還優選為0.3wt％-1wt％，進一步優選為0.4wt％-0.8wt％，還進一步優選為0.5wt％-0.6wt％。優選地，還原劑與氧化石墨烯中的氧的摩爾比M1/M2為大于等于0.1，或大于等于0.5，或大于等于1，或大于等于1.2，或大于等于1.5，或大于等于1.6，或大于等本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化石墨烯分散液，包括：(A)氧化石墨烯，以及(B)混合溶劑；其中所述混合溶劑包含水、水溶性醇、以及水溶性酮，或基本由水、水溶性醇、以及水溶性酮組成。

【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯分散液，包括：(A)氧化石墨烯，以及(B)混合溶劑；其中所述混合溶劑包含水、水溶性醇、以及水溶性酮，或基本由水、水溶性醇、以及水溶性酮組成。2.根據權利要求1所述的氧化石墨烯分散液，其特征在于，所述水溶性醇選自C1～C6烷基醇，優選C1～C5烷基醇，更優選C1～C4烷基醇，進一步優選C1～C3烷基醇；優選地，所述水溶性醇選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、環戊醇、烯丙醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇；優選甲醇、乙醇中的一種或多種，還優選乙醇；優選地，所述水溶性酮選自丙酮、丁酮中的一種或多種，優選丙酮；優選地，所述水溶性醇、水、以及所述水溶性酮的重量比為100:10-100:5-50，優選為100:15-90:10-45，更優選為100:25-80:15-40，還優選為100:30-70:20-35，進一步優選為100:40-50:25-30。3.根據權利要求1至3任一項所述的氧化石墨烯分散液，其特征在于，所述氧化石墨烯相對于所述混合溶劑的量為1mg/g～60mg/g，優選5mg/g～60mg/g，更優選10mg/g～60mg/g，還優選15mg/g～60mg/g，特別優選20mg/g～60mg/g，尤其優選25mg/g～55mg/g，更優選為30～50mg/g，進一步優選35～45mg/g；優選地，所述氧化石墨烯的層數為1-30層；優選地，所述氧化石墨烯的層數為1-10層；優選地，所述氧化石墨烯選自單層氧化石墨烯、雙層氧化石墨烯以及具有3-10層的少層氧化石墨烯中的一種或多種。4.根據權利要求1至3任一項所述的氧化石墨烯分散液用于制備石墨烯改性環氧樹脂的用途。5.一種改性環氧樹脂的制備方法，該方法包括以下步驟：(a)用至少一種還原劑將包含氧化石墨烯、混合溶劑以及環氧樹脂的環氧樹脂混合溶液中的所述氧化石墨烯部分或全部還原成石墨烯，其中所述混合溶劑包含水、水溶性醇、以及水溶性酮，或基本由水、水溶性醇、以及水溶性酮組成；以及(b)去除所述混合溶劑。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述水溶性醇選自C1～C6烷基醇，優選C1～C5烷基醇，更優選C1～C4烷基醇，進一步優選C1～C3烷基醇；優選地，所述水溶性醇選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、環戊醇、烯丙醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇；優選甲醇、乙醇中的一種或多種，還優選乙醇；優選地，所述水溶性酮選自丙酮、丁酮中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張金柱，任方華，張安，張小鴿，
申請(專利權)人：山東圣泉新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37