薄片化石墨衍生物的制造方法、以及薄片化石墨-樹脂復合材料的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種簡便的薄片化石墨衍生物的制造方法、以及薄片化石墨-樹脂復 合材料的制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前，已知通過將作為填料的薄片化石墨加入到樹脂等來提高樹脂的機械強度的 方法。但是，樹脂與薄片化石墨的親和性低。因此，提出了對薄片化石墨的表面進行改性而 成為薄片化石墨衍生物，由此來提高樹脂與薄片化石墨的親和性的方法。作為薄片化石墨 的表面改性方法，例如可以例舉非專利文獻1公開的，通過以石墨烯分散于自由基聚合性 單體中的狀態(tài)進行自由基聚合，得到進行了石墨烯的表面改性的石墨烯復合材料的方法。 另外，可以例舉如非專利文獻2所公開的，對氧化石墨的酸性官能團進行鹵化，進行原子轉 移自由基聚合的方法等。
[0003] 現有技術文獻
[0004] 非專利文獻
[0005]非專利文獻 1 :Jeffrey R. Potts, et al, Carbon, 49, Issue 8, 2615-2623
[0006]非專利文獻 2:Lee SH, Dreyer DR, et al ? Macromo 1 ? Rap i d Commun.，2010, 31，281-8

【發(fā)明內容】

[0007] 發(fā)明所要解決的問題
[0008] 然而，非專利文獻1或2公開的方法中，必須使用過氧化物或鹵化烷基等自由基聚 合引發(fā)劑。
[0009] 本發(fā)明的主要目的在于，提供一種不一定必須使用自由基聚合引發(fā)劑的簡便的薄 片化石墨衍生物的制造方法，
[0010] 用于解決問題的技術方案
[0011] 本發(fā)明的薄片化石墨衍生物的制造方法包括，準備包含通過照射活性能量線而接 枝于所述薄片化石墨的反應性化合物的混合物的工序，以及通過對所述混合物照射活性能 量線而使所述反應性化合物接枝于所述薄片化石墨的工序。
[0012] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的某個特定方面，反應性化合物 含有與樹脂具有反應性的官能團。
[0013] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的其他特定方面，與樹脂具有反 應性的官能團為選自（甲基）丙條醜基、乙條基、乙條釀基、縮水甘油基、疏基、鹵素基團、幾 基、羧基、磺基、氨基、羥基、肟基、腈基、異氰酸酯基、甲硅烷基以及它們的衍生物中的至少1 種。
[0014] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的其他特定方面，所述反應性化 合物含有與薄片化石墨具有反應性的官能團。
[0015] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，所述與薄片化 石墨具有反應性的官能團為選自（甲基）丙條醜基、乙條基、乙條叉基、1，亞乙條基、偶氣 基、疊氮基、重氮基、過氧基、內鑰基、鹵素基團、以及它們的衍生物中的至少1種。這些官能 團通過照射活性能量線產生自由基，與薄片化石墨的反應性明顯提高。
[0016] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，自由基反應性 化合物為單體或者低聚物。
[0017] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，所述反應性化 合物為自由基反應性化合物。
[0018] 在本發(fā)明所涉及的薄片化石墨衍生物的制造方法的另一特定方面，所述活性能量 線為電磁波。更優(yōu)選微波。
[0019] 本發(fā)明所涉及的薄片化石墨-樹脂復合材料的制造方法，該方法包括：準備含有 薄片化石墨、以及通過照射活性能量線而接枝于所述薄片化石墨的反應性化合物的混合物 的工序，以及，對所述混合物照射活性能量線，使所述反應性化合物接枝于所述薄片化石 墨，得到薄片化石墨衍生物的工序，以及，將所述薄片化石墨衍生物與樹脂進行混合的工 序。
[0020] 發(fā)明的效果
[0021] 根據本發(fā)明，能夠提供一種不一定必須使用自由基聚合引發(fā)劑的簡便的薄片化石 墨衍生物的制造方法。
【附圖說明】
[0022] [圖1]圖1為實施例1中得到的薄片化石墨衍生物A的拉曼光譜。
[0023][圖2]圖2為實施例1中得到的薄片化石墨衍生物A的IR光譜。
【具體實施方式】
[0024]下面對本發(fā)明的薄片化石墨衍生物的制造方法以及薄片化石墨_樹脂復合材料 的制造方法進行詳細說明。
[0025](薄片化石墨衍生物的制造方法）
[0026] 本發(fā)明的薄片化石墨衍生物的制造方法包括：準備含有通過照射活性能量線而接 枝于所述薄片化石墨的反應性化合物的混合物的工序，以及，對所述混合物照射活性能量 線，從而使所述反應性化合物接枝于所述薄片化石墨的工序。
[0027] 薄片化石墨是對石墨進行剝離處理而得到的。薄片化石墨可以通過例如，向石墨 的層間插入硝酸根離子等離子后進行加熱處理的化學處理方法，進行施加超聲波等物理處 理方法，用石墨作為工作電極進行電解的電化學方法等公知的方法來得到。
[0028] 薄片化石墨是比原石墨薄的石墨烯片疊層體。薄片化石墨中石墨烯片的疊層數通 常為幾層~200層左右。
[0029] 薄片化石墨具有薄的石墨烯片疊層的結構。因此，薄片化石墨的長寬比較大。另 外，本發(fā)明的薄片化石墨衍生物與原料薄片化石墨同樣，長寬比較大。如下文所述，本發(fā)明 的薄片化石墨-樹脂復合材料含有本發(fā)明的薄片化石墨衍生物。因此，通過使樹脂含有本 發(fā)明的薄片化石墨衍生物，提高樹脂相對于施加在與薄片化石墨衍生物的疊層面交叉的方 向的外力的機械強度。需要說明的是，本發(fā)明中，長寬比是指：薄片化石墨或薄片化石墨衍 生物的疊層面方向上的最大尺寸與薄片化石墨或者薄片化石墨衍生物的厚度之比。
[0030] 如果薄片化石墨衍生物的長寬比過低，則有時對施加在與上述疊層面交叉的方向 上的外力的補強效果不充分。如果薄片化石墨衍生物的長寬比過高，則有時會由于效果已 達飽和而無法獲得比其更好的補強效果。因此，薄片化石墨衍生物與成為原料的薄片化石 墨的長寬比的優(yōu)選下限為50左右，優(yōu)選上限為5000左右。
[0031] 薄片化石墨的疊層面方向上的最大尺寸優(yōu)選0. 5ym~50 ym左右，更優(yōu)選 1. 0 y m~10 y m左右。薄片化石墨的厚度優(yōu)選0. 3nm~300nm左右，更優(yōu)選10nm~100nm 左右。
[0032] 薄片化石墨的BET比表面積優(yōu)選30m2/g~7000m2/g左右，更優(yōu)選100m2/g~ 1000m2/g左右。通過使薄片化石墨的BET比表面積在這樣的范圍內，能夠發(fā)揮很高的補強 效果。
[0033] 本發(fā)明中，反應性化合物是指：通過照射活性能量線而接枝于上述薄片化石墨的 化合物。反應性化合物優(yōu)選具備下述薄片化石墨-樹脂復合材料中含有的與樹脂具有反應 性的官能團。由此，在薄片化石墨-樹脂復合材料中，薄片化石墨衍生物能夠與樹脂鍵合。 因此，能夠進一步提高薄片化石墨-樹脂復合材料的機械強度。
[0034] 與樹脂具有反應性的官能團優(yōu)選選自（甲基）丙烯?；⒁蚁┗?、乙烯基醚基、縮 水甘油基、疏基、鹵素基團、幾基、幾基、橫基、氣基、羥基、基、臆基、異氛酸醋基、甲娃烷基 以及它們的衍生物中的至少1種。由于這些官能團的反應性較高，因此能夠與聚合物良好 地進行反應而成鍵。
[0035] 另外，上述反應性化合物優(yōu)選具備與薄片化石墨具有反應性的官能團。這是由于， 這種情況下，反應性化合物能夠更高效的接枝于薄片化石墨。
[0036]