一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法。將4,4′-二(β-羥己氧基)聯(lián)苯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入吡啶升溫至50~70℃，待反應(yīng)物溶解后加入對(duì)苯二甲酰氯，在50~70℃下反應(yīng)6~10小時(shí)，然后將反應(yīng)液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶；量取超聲分散均勻的氧化石墨烯/N,N-二甲基甲酰胺混合液，向其中加入催化劑、4-二甲氨基吡啶和聚酯液晶，在N2保護(hù)下攪拌反應(yīng)8~10小時(shí)，過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產(chǎn)物，聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、原料易得、成本低，所得化合物與聚合物之間界面相容性好，可用于多種聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)改性。
【專利說明】一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料改性【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法。該方法主要是將高分子聚酯液晶接枝到氧化石墨烯片層上，制得聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。 【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料,分子中碳原子以SP2雜化軌道組成六角環(huán)形呈蜂巢晶格的平面薄膜，并且只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。研究發(fā)現(xiàn)，其楊氏模量為llOOGPa，斷裂強(qiáng)度達(dá)到130GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼鐵的強(qiáng)度，被認(rèn)為是目前世界上最薄卻也是最硬的納米材料。
[0003]石墨烯獨(dú)特的單原子層結(jié)構(gòu)賦予了其優(yōu)異的物理性質(zhì)，如石墨烯中的π電子可以在未成鍵的η電子間相互形成的η軌道中自由移動(dòng)，從而使石墨烯擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。研究表明，在室溫下石墨烯中的載流子遷移率可達(dá)到15000cm2/(V.s)，是光速的1/300，在液氮溫度下甚至可以達(dá)到250000cm2/(V.s)，大大超過了銻化銦、砷化鎵、硅半導(dǎo)體等半導(dǎo)體材料。此外，石墨烯的比表面積很大，高達(dá)2630m2/g，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到SOOOWnTl.1，是一種優(yōu)良的熱導(dǎo)體。由于石墨烯具有特殊的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電性能、超強(qiáng)的硬度，這對(duì)在其表面構(gòu)筑不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的納米金屬粒子、納米半導(dǎo)體及其復(fù)合材料提供有利條件。目前，石墨烯在納米器件、傳感器、復(fù)合材料、場(chǎng)發(fā)射材料和儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]石墨烯/聚合物基復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)材料的優(yōu)互補(bǔ)或增強(qiáng)，解決其結(jié)構(gòu)缺性。石墨烯可以極大地提高聚合物材料的機(jī)械性能，這歸因于石墨烯的高比表面積，強(qiáng)納米材料/基體界面作用和SP2雜化碳優(yōu)良的機(jī)械性能。同時(shí)，石墨烯/聚合物復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，可以做成可彎曲的導(dǎo)電薄膜材料，對(duì)無線電波有一定的屏蔽能力，可應(yīng)用于國(guó)防、軍工領(lǐng)域制備抗靜電涂層，雷達(dá)吸波材料，以及潛艇飛機(jī)的隱身材料。另外，石墨烯在制備納電子場(chǎng)效應(yīng)晶體管，能源儲(chǔ)備和導(dǎo)熱材料方面也有很好的應(yīng)用前景。
[0005]在我們前期申請(qǐng)的發(fā)明專利中，李善榮，陸紹榮等，“一種聯(lián)苯型熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法”(ZL201210062490.9)，公開了一種由4，4 ' 一對(duì)羥基聯(lián)苯二酚、氯乙醇、環(huán)氧氯丙烷等為原料，在四丁基溴化銨催化劑作用下，反應(yīng)得到聯(lián)苯型液晶化合物，然后在將氧化石墨烯、二氯亞砜反應(yīng)，再加入聯(lián)苯型液晶化合物反應(yīng)，制得聯(lián)苯型液晶化合物接枝氧化石墨烯。在公開專利“端基含環(huán)氧基熱致性液晶化合物接枝氧化石墨烯的方法”(CN102766265A)中，我們報(bào)道了以對(duì)苯二甲酰氯、對(duì)羥基苯甲酸、二氯亞砜、環(huán)氧丙醇為原料，二月桂酸丁基錫為催化劑，制得端基含環(huán)氧基團(tuán)的熱致性液晶化合物，然后與氧化石墨烯反應(yīng)，得到端基含環(huán)氧基熱致性液晶接枝氧化石墨烯化合物。
[0006]利用上述制得的兩種液晶接枝氧化石墨烯化合物改性環(huán)氧樹脂，結(jié)果表明:少量的液晶接枝氧化石墨烯化合物，可大幅度的提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能。在上述的研究中，用于接枝氧化石墨烯的液晶化合物均為小分子化合物，而對(duì)于液晶高分子接枝氧化石墨烯的研究，目前未見有文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法。
[0008]具體步驟為:
(1)將:3~7克4，4' -二( β -羥己氧基)聯(lián)苯溶解于50-80毫升N，N- 二甲基甲酰胺中，再加入1毫升吡啶升溫至5(T70°C，待反應(yīng)物溶解后加入2飛克對(duì)苯二甲酰氯，在5(T70°C下反應(yīng)6~10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶。
[0009](2)量取10-30毫升超聲分散均勻的氧化石墨烯/N，N- 二甲基甲酰胺混合液，向其中加入2飛克催化劑、0.15^0.5克4- 二甲氨基吡啶和f 3克步驟(1)制得的聚酯液晶，在N2保護(hù)下于3(T40°C下攪拌反應(yīng)8~10小時(shí)，然后過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產(chǎn)物，即為聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。
[0010]所述催化劑為N，N-二環(huán)己基碳二亞胺和N，N-二異丙基碳二亞胺中的一種或兩種。
[0011]本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn):制備工藝簡(jiǎn)單、原料易得、成本低，所制備的聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物與聚合物之間有較好的界面相容性，可用于多種聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)改性，且實(shí)現(xiàn)了聚酯液晶基元與氧化石墨烯的協(xié)同增強(qiáng)作用，有利于提高聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下實(shí)施例所用的主要原料為:氧化石墨烯(采用Hummers氧化法，由實(shí)驗(yàn)室自制)，4，4' -二(β-羥己氧基)聯(lián)苯(實(shí)驗(yàn)室自制)，N，N-二環(huán)己基碳二亞胺(DCC，分析純)，N，N-二異丙基碳二亞胺(DIC，分析純)，4_ 二甲氨基吡啶(DMAP，分析純)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF，分析純)。
[0013]實(shí)施例1:
(I)將3克4，4' -二(β-羥己氧基)聯(lián)苯溶解于60毫升N，N-二甲基甲酰胺中，再加入I毫升吡啶升溫至60°C，待反應(yīng)物溶解后加入3克對(duì)苯二甲酰氯，在60°C下反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶。
[0014](2)量取10毫升超聲分散均勻的氧化石墨烯/N，N-二甲基甲酰胺混合液，向其中加入2克N，N-二環(huán)己基碳二亞胺、0.15克4-二甲氨基吡啶和I克步驟(1)制得的聚酯液晶，在隊(duì)保護(hù)下于30°C下攪拌反應(yīng)10小時(shí)，然后過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產(chǎn)物，即為聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。
[0015]實(shí)施例2:
(I)將4克4，4' -二(β-羥己氧基)聯(lián)苯溶解于60毫升N，N-二甲基甲酰胺中，再加入I毫升吡啶升溫至60°C，待反應(yīng)物溶解后加入4克對(duì)苯二甲酰氯，在60°C下反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后， 將反應(yīng)液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶。
[0016](2)量取15毫升超聲分散均勻的氧化石墨烯/N，N-二甲基甲酰胺混合液，向其中加入2克N，N- 二環(huán)己基碳二亞胺、0.2克4- 二甲氨基吡啶和2克步驟(1)制得的聚酯液晶，在N2保護(hù)下于40°C下攪拌反應(yīng)8小時(shí)，然后過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產(chǎn)物，即為聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物。
[0017]實(shí)施例3:
(I)將5克4，4' -二(β-羥己氧基)聯(lián)苯溶解于70毫升N，N-二甲基甲酰胺中，再加入I毫升吡啶升溫至60°C，待反應(yīng)物溶解后加入4克對(duì)苯二甲酰氯，在60°C下反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶。
[0018](2)量取20毫升超聲分散均勻的氧化石墨烯/N，N-二甲基甲酰胺混合液，向其中加入2.5克N，N-二環(huán)己基碳二亞胺、0.25克4-二甲氨基吡啶和3克步驟(1)制得的聚酯液晶，在N2保護(hù)下于30°C下攪拌反應(yīng)10小時(shí)，然后過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產(chǎn)物，即為聚酯液晶接枝氧化 石墨烯化合物。
【權(quán)利要求】
1.一種聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將:3-7克4，4'-二( β -羥己氧基)聯(lián)苯溶解于50-80毫升N，N- 二甲基甲酰胺中，再加入1毫升吡啶升溫至5(T70°C，待反應(yīng)物溶解后加入2飛克對(duì)苯二甲酰氯，在5(T70°C下反應(yīng)6~10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入蒸餾水中沉析出料，過濾，真空干燥即制得聚酯液晶； (2)量取10-30毫升超聲分散均勻的氧化石墨烯/N，N-二甲基甲酰胺混合液，向其中加入2飛克催化劑、0.15^0.5克4- 二甲氨基吡啶和f 3克步驟(1)制得的聚酯液晶，在N2保護(hù)下于3(T40°C下攪拌反應(yīng)8~10小時(shí)，然后過濾、洗滌、烘干后制得灰黑色產(chǎn)物，即為聚酯液晶接枝氧化石墨烯化合物； 所述催化劑為N，N -二環(huán)己基碳二亞胺和N，N-二異丙基碳二亞胺中的一種或兩種。
【文檔編號(hào)】C09C1/46GK103965663SQ201410221362
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月25日
【發(fā)明者】陸紹榮, 祁博, 徐旭, 虞錦洪, 肖仙娥, 曾岑 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)