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一種環(huán)氧樹脂的增韌改性的方法與流程

文檔序號(hào):12641359閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種環(huán)氧樹脂的增韌改性的方法,其特征在于,該方法包括:

利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)ATRP在石墨烯的羥基位置上接枝聚合物長(zhǎng)鏈,制備功能化石墨烯;

將功能化石墨烯與環(huán)氧樹脂混合均勻,獲得改性的環(huán)氧樹脂。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用ATRP在石墨烯的羥基位置上接枝聚合物長(zhǎng)鏈,制備功能化石墨烯包括:

在氧化石墨烯的羥基位置上引入帶ATRP活性鹵素原子的側(cè)基,合成氧化石墨烯大分子引發(fā)劑;

采用ATRP引發(fā)單體發(fā)生聚合反應(yīng),將聚合物長(zhǎng)鏈接枝到氧化石墨烯上,制備得到功能化石墨烯。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述在氧化石墨烯的羥基位置上引入帶ATRP活性鹵素原子的側(cè)基,合成氧化石墨烯大分子引發(fā)劑包括:

按照氧化石墨烯的羥基官能團(tuán)與鹵代親核試劑的摩爾比為0.6~2.1:1或0.5~2.0:1,氧化石墨烯的羥基官能團(tuán)與催化劑的重量比為5.0~20.0:1,將氧化石墨烯、鹵代親核試劑和催化劑加入一個(gè)配有攪拌的燒瓶中,在惰性氣體保護(hù)下,置于油浴中反應(yīng),得到氧化石墨烯大分子引發(fā)劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于:

所述鹵代親核試劑為在α-碳上具有活性取代基的鹵代羧酸類親核試劑或在α-碳上含有弱的R-X鍵的鹵代羧酸類親核試劑;

其中,R為N、S或O,X為Cl或Br。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于:

所述活性取代基為芳基、羰基或烯丙基。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于:

所述催化劑為對(duì)氧化石墨烯的羥基集團(tuán)與羧酸類親核試劑間的反應(yīng)具有催化作用的堿性化合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于:

所述催化劑為NaOH、KOH或四甲基銨鹽。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:

所述氧化石墨烯的狀態(tài)為溶液狀態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于:

所述氧化石墨烯為氧化程度為1%~60%的氧化石墨烯。

10.根據(jù)權(quán)利要求2、8或9所述的方法,其特征在于:

所述氧化石墨烯溶液由氧化石墨烯粉末與作為第一溶劑的四氫呋喃或甲苯充分溶解后制得。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,該方法還進(jìn)一步包括:

在加入鹵代親核試劑和催化劑之前,使用Na2CO3將所述氧化石墨烯溶液的pH值調(diào)節(jié)至7~10。

12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于:

所述鹵代親核試劑是2-溴代異丁酸、2-溴丙酸、對(duì)溴甲基苯甲酸和對(duì)羧基苯磺酰氯中的至少一種。

13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,該方法還進(jìn)一步包括:

將制備得到的功能化石墨烯用無水乙醇、丙酮或水的一種或數(shù)種清洗,重復(fù)4~8次;并在40~80℃下真空干燥。

14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述采用ATRP引發(fā)單體發(fā)生聚合反應(yīng),將聚合物長(zhǎng)鏈接枝到氧化石墨烯上,制備得到功能化石墨烯包括:

按照氧化石墨烯大分子引發(fā)劑中的鹵原子與ATRP催化劑、配位體的摩爾比為1~1.5:1~1.5:1~3,將氧化石墨烯大分子引發(fā)劑、ATRP催化劑和配位體一起加入到一個(gè)配有攪拌的燒瓶中,緊緊密封反應(yīng)燒瓶,抽真空并充入惰性氣體,重復(fù)2~4次;然后,用注射器加入第二溶劑和單體,置于油浴中反應(yīng),體系在溶液狀態(tài)下發(fā)生ATRP反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束后,聚合產(chǎn)物經(jīng)沉淀、洗滌和真空烘干,得到功能化石墨烯。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于:

所述ATRP催化劑為CuX、FeX2、CuX2或FeX3;

其中,X為Cl或Br,X的類型與鹵代親核試劑中鹵原子的類型一致。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于:

所述配位體為一種或多種含有N-或P-的配位體,以σ-鍵或π-鍵配位到過渡金屬上。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于:

所述配位體為2,2'-聯(lián)二吡啶(bpy)、4,4'-二(五-壬基)-2,2'-聯(lián)二吡啶(dNbpy)、4,4'-二正丁基-2,2'-聯(lián)二吡啶(dTbpy)、N,N,N',N'',N''-五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)、三苯基膦(TPP)或三丁基膦(TBUP)中的一種或多種的混合物。

18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于:

所述單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸或甲基丙烯酸縮水甘油酯。

19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于:

所述第二溶劑為能夠溶解氧化石墨烯大分子引發(fā)劑的有機(jī)溶劑。

20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于:

所述第二溶劑為甲苯、四氫呋喃或丙酮。

21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述將功能化石墨烯與環(huán)氧樹脂混合均勻,獲得改性的環(huán)氧樹脂包括:

將功能化石墨烯溶解在四氫呋喃、丙酮或甲苯的一種或數(shù)種中,配置成溶液;在冰浴條件下,通過超聲波中超聲使之完全分散;在溶液中加入環(huán)氧樹脂,通過機(jī)械攪拌使得功能化石墨烯完全分散在環(huán)氧樹脂中;再置于真空干燥箱中真空干燥,獲得改性的環(huán)氧樹脂。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法,其特征在于:

所述功能化石墨烯的狀態(tài)為溶液狀態(tài)。

23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:

所述功能化石墨烯為在氧化石墨烯表面接枝甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸或甲基丙烯酸縮水甘油酯。

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