本發(fā)明屬于高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用苝酐非共價修飾石墨烯制備形狀記憶聚合物的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯是由碳原子緊密堆積成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種炭質(zhì)新材料，具有超大的比表面積、π-π共軛結(jié)構(gòu)，作為理想的二維晶體材料，石墨烯表現(xiàn)出諸多優(yōu)異的性能，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、力學(xué)強(qiáng)度高、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)優(yōu)良等。石墨烯這些獨(dú)特的性能，使其在傳感設(shè)備、復(fù)合材料、能量存儲設(shè)備、電子設(shè)備等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，其楊氏模量為1100GPa，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、最硬的納米材料。但由于石墨烯比表面積大，容易發(fā)生堆疊，所以在聚合物基體中石墨烯分散性能較差。通過對石墨烯進(jìn)行表面修飾和功能化，提高石墨烯的可控性，增強(qiáng)石墨烯納米片與聚合物基體之間的相互作用，進(jìn)一步擴(kuò)展石墨烯的應(yīng)用范圍。

苝酐由于具有剛性較強(qiáng)的苝環(huán)結(jié)構(gòu)，所以具有良好的耐熱、耐日曬、耐化學(xué)穩(wěn)定性，用其對石墨烯進(jìn)行表面修飾改性，可以拓寬石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域，例如能夠用于制備綜合性能優(yōu)異的形狀記憶聚合物材料，在形狀記憶聚合物材料中起到硬段作用，或者用作填料來制備環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，提高復(fù)合材料的耐熱性、導(dǎo)熱性及機(jī)械性能。

本發(fā)明以苝酐為主要原料，采用簡單的工藝對石墨烯進(jìn)行非共價修飾，制得苝酐非共價修飾石墨烯，接著將其用于高性能形狀記憶聚合物的制備，充分利用了苝酐和石墨烯性能上的協(xié)同效應(yīng)，同時拓寬了苝酐和石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域。本思路未見文獻(xiàn)報道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用苝酐非共價修飾石墨烯制備形狀記憶聚合物的方法。

具體步驟為：

(1)將0.02克石墨烯加入到80毫升N-甲基吡咯烷酮中，超聲分散0.5~1h，再加入0.0037克醋酸鋅、0.0392克3,4,9,10-苝四甲酸二酐和0.0242克三羥甲基氨基甲烷，繼續(xù)超聲分散0.5~1h，然后在氮?dú)夥障掠?80℃反應(yīng)10~14h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入無水乙醇中沉析出料，過濾，所得濾出物經(jīng)真空干燥，得到紫黑色產(chǎn)物，即為苝酐非共價修飾石墨烯。

(2)將4.0g重均分子量為1000的聚己內(nèi)酯二元醇放入圓底燒瓶中，在氮?dú)夥障录訜嶂?0℃并磁力攪拌直至融化，然后加入20 ml N,N-二甲基甲酰胺和0.2 ml二月桂酸二丁基錫，將混合物加熱至105℃保溫20 min除水，再降溫至80℃，加入1.0 ml六亞甲基二異氰酸酯，于80℃下反應(yīng)5h，制得含有端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體的混合液。

(3)將0.07g步驟(1)制得的苝酐非共價修飾石墨烯加入到25ml N,N-二甲基甲酰胺中，超聲分散1h，制得苝酐非共價修飾石墨烯分散液。

(4)將步驟(3)制得的苝酐非共價修飾石墨烯分散液加入到步驟(2)制得的含有端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體的混合液中，在氮?dú)夥罩杏?0℃下攪拌反應(yīng)14小時，然后一起倒入60℃下預(yù)熱過的模具中，在80℃下加熱固化16h，即制得形狀記憶聚合物材料。

本發(fā)明方法操作簡單，尤其是苝酐非共價修飾石墨烯的制備過程非常簡單，易于大規(guī)模推廣應(yīng)用，且充分利用了苝酐和石墨烯性能上的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，使制得的形狀記憶聚合物材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能、形狀記憶性能和熱性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

(1)將0.02克石墨烯加入到80毫升N-甲基吡咯烷酮中，超聲分散45min，再加入0.0037克醋酸鋅、0.0392克3,4,9,10-苝四甲酸二酐和0.0242克三羥甲基氨基甲烷，繼續(xù)超聲分散45min，然后在氮?dú)夥障掠?80℃反應(yīng)12h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入無水乙醇中沉析出料，過濾，所得濾出物經(jīng)真空干燥，得到紫黑色產(chǎn)物，即為苝酐非共價修飾石墨烯。

(2)將4.0g重均分子量為1000的聚己內(nèi)酯二元醇放入圓底燒瓶中，在氮?dú)夥障录訜嶂?0℃并磁力攪拌直至融化，然后加入20 ml N,N-二甲基甲酰胺和0.2 ml二月桂酸二丁基錫，將混合物加熱至105℃保溫20 min除水，再降溫至80℃，加入1.0 ml六亞甲基二異氰酸酯，于80℃下反應(yīng)5h，制得含有端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體的混合液。

(3)將0.07g步驟(1)制得的苝酐非共價修飾石墨烯加入到25ml N,N-二甲基甲酰胺中，超聲分散1h，制得苝酐非共價修飾石墨烯分散液。

(4)將步驟(3)制得的苝酐非共價修飾石墨烯分散液加入到步驟(2)制得的含有端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體的混合液中，在氮?dú)夥罩杏?0℃下攪拌反應(yīng)14小時，然后一起倒入60℃下預(yù)熱過的模具中，在80℃下加熱固化16h，即制得形狀記憶聚合物材料。

將上述制得的形狀記憶聚合物材料進(jìn)行測試，其斷裂伸長率為887.9%，拉伸強(qiáng)度為58.77MPa；形狀固定率為97.86%，形狀回復(fù)率為98.13%；5%熱失重溫度為296℃，綜合性能較為優(yōu)異。