一种接枝硅磷元素的改性膨胀石墨的制备方法转让专利
申请号 : CN201610387873.1
文献号 : CN106065088A
文献日 : 2016-11-02
发明人 : 刘琳 , 马祥军
申请人 : 同济大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种改性膨胀石墨的制备方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)硅烷偶联剂类物质的水解
配制含水质量分数为5%~10%的有机溶剂50~500mL,加入稀盐酸或醋酸调节pH值为4~5,再加入1~4g硅烷偶联剂,在20~40℃下搅拌10~30min促进硅烷偶联剂水解产生硅羟基;
(2)硅烷偶联剂与膨胀石墨发生反应生成C-O-Si键
按照硅烷偶联剂与EG的质量比1:5~1:50的比例,向步骤(1)所得产物中加入EG,升温至
50~90℃,搅拌1~8h,使硅羟基与EG表面的羟基或羧基发生脱水缩合反应,生成C-O-Si键;
(3)硅烷偶联剂与磷酸反应生成Si-O-P键
按照硅烷偶联剂与磷酸的摩尔比100:10~1:10的比例,向步骤(2)所得产物中加入稀磷酸,在50~90℃温度下,搅拌1~8h,使磷酸与EG表面的硅羟基发生脱水缩合反应,生成Si-O-P键;反应结束后,分别用乙醇和蒸馏水对其进行过滤洗涤,以除去未与EG表面反应的硅烷偶联剂和多余的磷酸,过滤后的改性膨胀石墨在50~120℃下烘干8~24h;即得改性的膨胀石墨。
2.根据权利要求1所述的改性膨胀石墨的制备方法,其特征在于步骤(1)、(2)和(3)中的搅拌速度为200~1000r/min。
3.根据权利要求1所述的改性膨胀石墨的制备方法,其特征在于步骤(1)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇或丙酮中一种或几种。
4.根据权利要求1所述的改性膨胀石墨的制备方法,其特征在于步骤(1)中的硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、 γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十七癸基三甲氧基硅烷或3-异氰酸酯基丙基三氧基硅烷中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的改性膨胀石墨的制备方法,其特征在于步骤(2)中的膨胀石墨的大小为40~200目。
6.根据权利要求1所述的改性膨胀石墨的制备方法,其特征在于步骤(3)中的磷酸百分浓度为3%~45%。
说明书 :
一种接枝硅磷元素的改性膨胀石墨的制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
配制含水质量分数为5%~10%的有机溶剂50~500mL,加入少量的稀盐酸或醋酸调节oH值为4~5,再加入1~4g硅烷偶联剂,在20~40℃下搅拌10~30min,促进硅烷偶联剂水解产生硅羟基;
(2)硅烷偶联剂与膨胀石墨发生反应生成C-O-Si键
按照硅烷偶联剂与EG的质量比1:5~1:50的比例,向步骤(1)所得产物中加入EG,升温至
50~90℃,搅拌1~8h,使硅羟基与EG表面的羟基或羧基发生脱水缩合反应,生成C-O-Si键;
(3)硅烷偶联剂与磷酸反应生成Si-O-P键
按照硅烷偶联剂与磷酸的摩尔比100:10~1:10的比例,向步骤(2)所得产物中加入稀磷酸,在50~90℃温度下,搅拌1~8h,使磷酸与EG表面的硅羟基发生脱水缩合反应,生成Si-O-P键;反应结束后,分别用乙醇和蒸馏水对其进行过滤洗涤,以除去未与EG表面反应的硅烷偶联剂和多余的磷酸,过滤后的改性膨胀石墨在50~120℃下烘干8~24h;即得改性的膨胀石墨。
附图说明
具体实施方式
配制90%的乙醇水溶液60mL,加入稀盐酸调节pH到5,再加入2gA-151,在30℃下300r/min机械搅拌20min后,将20g大小为80目的膨胀石墨加入其中,升温至80℃,400r/min机械搅拌2h,使硅羟基与膨胀石墨表面的羟基反应,生成C-O-Si键,反应方程式如下:
步骤2:用稀磷酸处理A-151改性过的膨胀石墨
向溶液里加入4g质量分数42.5%的稀磷酸,保持80℃,400r/min机械搅拌2h,使其与硅羟基反应生成Si-O-P键,反应方程式如下:
然后用无水乙醇洗涤过滤5次,在80℃烘干箱中干燥12h,得到含Si、P元素的改性膨胀石墨CEG。
配制90%的乙醇水溶液50mL,加入醋酸调节PH到5,再加入2gKH-550,在30℃下300r/min机械搅拌20min后,将20g大小为100目的膨胀石墨加入其中,升温至60℃,400r/min机械搅拌4h,使硅羟基与膨胀石墨表面的羟基反应,生成C-O-Si键;
步骤2:用稀磷酸处理KH-550改性过的膨胀石墨
向溶液里加入4g质量分数25%的稀磷酸,保持80℃,400r/min机械搅拌4小时,是其与硅羟基反应生成Si-O-P键,然后用无水乙醇洗涤过滤5次,在80℃烘干箱中干燥12h,得到接枝Si、P元素的改性膨胀石墨。
EG 92.16 5.74 0.84 0
改性EG 81.73 12.82 1.51 0.92
实施例3
与实施例1相同,但是把硅烷偶联剂换成2g乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)和KH560的混合液,两者的摩尔用量比为1:1,其他条件不变。
EG 92.16 5.74 0.84 0
改性EG 81.70 12.79 1.55 0.94