本發明涉及高分子材料領域，具體地，涉及一種基于改性石墨烯的高分子材料及其制備方法。
背景技術：
按照材料應用功能分類，高分子材料分為通用高分子材料、特種高分子材料和功能高分子材料三大類。通用高分子材料指能夠大規模工業化生產，已普遍應用于建筑、交通運輸、農業、電氣電子工業等國民經濟主要領域和人們日常生活的高分子材料。這其中又分為塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等不同類型。特種高分子材料主要是一類具有優良機械強度和耐熱性能的高分子材料，如聚碳酸酯、聚酰亞胺等材料，已廣泛應用于工程材料上。功能高分子材料是指具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物，包括功能性分離膜、導電材料、醫用高分子材料、液晶高分子材料等。同大多數碳材料一樣，石墨烯可以應用于復合材料添加劑，來提高復合材料的綜合性能。目前，這方面的研究主要著眼于提高復合材料的電磁性能，對于力學性能的研究較少。此外，同大多數納米材料一樣，石墨烯存在著在樹脂中分散性較差，自身容易團聚，與樹脂相容性較差的問題，而通過氧化石墨法制備的氧化石墨烯親水性較強，與樹脂的結合也不理想。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基于改性石墨烯的高分子材料及其制備方法，解決了石墨烯作為復合材料添加劑，存在著在樹脂中分散性較差，自身容易團聚，與樹脂相容性較差，制得的復合材料力學性能存在不足的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種基于改性石墨烯的高分子材料的制備方法，所述制備方法包括：
（1）將石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和無水乙醇混合，過濾后得到改性石墨烯；
（2）將改性石墨烯、甲基丙烯酸、聚苯乙烯、n，n-二甲基甲酰胺、聚乳酸和乙二醇混合得到混合溶液m，將混合溶液經熱成型得到共聚物板；
（3）將所述共聚物板加入液態樹脂基體中，得到混合溶液n，將所述混合溶液n經熱成型得到基于改性石墨烯的高分子材料。
本發明還提供了一種基于改性石墨烯的高分子材料，所述基于改性石墨烯的高分子材料由上述的制備方法制得。
通過上述技術方案，本發明提供了一種基于改性石墨烯的高分子材料的制備方法，所述制備方法包括：將石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和無水乙醇混合，過濾后得到改性石墨烯；將改性石墨烯、甲基丙烯酸、聚苯乙烯、n，n-二甲基甲酰胺、聚乳酸和乙二醇混合得到混合溶液m，將混合溶液經熱成型得到共聚物板；將所述共聚物板加入液態樹脂基體中，得到混合溶液n，將所述混合溶液n經熱成型得到基于改性石墨烯的高分子材料；制得的高分子材料具有優良的力學性能，且摩擦系數較低，同時用于制備該高分子材料的方法簡單、原料易得。
本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。
本發明提供了一種基于改性石墨烯的高分子材料的制備方法，所述制備方法包括：
（1）將石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和無水乙醇混合，過濾后得到改性石墨烯；
（2）將改性石墨烯、甲基丙烯酸、聚苯乙烯、n，n-二甲基甲酰胺、聚乳酸和乙二醇混合得到混合溶液m，將混合溶液經熱成型得到共聚物板；
（3）將所述共聚物板加入液態樹脂基體中，得到混合溶液n，將所述混合溶液n經熱成型得到基于改性石墨烯的高分子材料。
在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的高分子材料的力學性能，相對于100重量份的石墨烯，所述聚甲基丙烯酸甲酯的用量為10-20重量份，所述無水乙醇的用量為180-220重量份；
相對于100重量份的改性石墨烯，所述甲基丙烯酸的用量為20-30重量份，所述聚苯乙烯的用量為10-20重量份、所述n，n-二甲基甲酰胺的用量為1-5重量份，所述聚乳酸的用量為50-70重量份，所述乙二醇的用量為50-80重量份；
相對于100重量份的共聚物板，所述液態樹脂基體的用量為400-600重量份。
在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的高分子材料的力學性能，所述液態樹脂基體由環氧樹脂、雙馬樹脂、酚醛樹脂和聚酰亞胺樹脂中的一種或多種熔化得到。
在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的高分子材料的力學性能，在步驟（1）中，混合采用超聲分散的方式，且超聲分散的頻率為20-30khz，超聲分散的時間為10-20min。
在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的高分子材料的力學性能，在步驟（2）中，熱成型的條件包括：熱成型的溫度為150-160℃，熱成型的時間為30-40min。
在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的高分子材料的力學性能，在步驟（3）中，熱成型的條件包括：熱成型的溫度為170-180℃，熱成型的時間為20-30min。
在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的高分子材料的力學性能，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為80000-90000，所述聚苯乙烯的重均分子量為5000-7000，所述聚乳酸的重均分子量為4000-5000。
本發明還提供了一種基于改性石墨烯的高分子材料，所述基于改性石墨烯的高分子材料由上述的制備方法制得。
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為80000-90000，所述聚苯乙烯的重均分子量為5000-7000，所述聚乳酸的重均分子量為4000-5000。
實施例1
將100g石墨烯、10g聚甲基丙烯酸甲酯和180g無水乙醇混合（采用超聲分散的方式，且超聲分散的頻率為20khz，超聲分散的時間為10min），過濾后得到改性石墨烯；將100g改性石墨烯、20g甲基丙烯酸、10g聚苯乙烯、1gn，n-二甲基甲酰胺、50g聚乳酸和50g乙二醇混合得到混合溶液m，將混合溶液經熱成型（熱成型的溫度為150℃，熱成型的時間為30min）得到共聚物板；將100g所述共聚物板加入400g液態環氧樹脂基體中，得到混合溶液n，將所述混合溶液n經熱成型（熱成型的溫度為170℃，熱成型的時間為20min）得到基于改性石墨烯的高分子材料a1。
實施例2
將100g石墨烯、20g聚甲基丙烯酸甲酯和220g無水乙醇混合（采用超聲分散的方式，且超聲分散的頻率為30khz，超聲分散的時間為20min），過濾后得到改性石墨烯；將100g改性石墨烯、30g甲基丙烯酸、20g聚苯乙烯、5gn，n-二甲基甲酰胺、70g聚乳酸和80g乙二醇混合得到混合溶液m，將混合溶液經熱成型（熱成型的溫度為160℃，熱成型的時間為40min）得到共聚物板；將100g所述共聚物板加入600g液態雙馬樹脂基體中，得到混合溶液n，將所述混合溶液n經熱成型（熱成型的溫度為180℃，熱成型的時間為30min）得到基于改性石墨烯的高分子材料a2。
實施例3
將100g石墨烯、15g聚甲基丙烯酸甲酯和200g無水乙醇混合（采用超聲分散的方式，且超聲分散的頻率為25khz，超聲分散的時間為15min），過濾后得到改性石墨烯；將100g改性石墨烯、25g甲基丙烯酸、15g聚苯乙烯、3gn，n-二甲基甲酰胺、60g聚乳酸和65g乙二醇混合得到混合溶液m，將混合溶液經熱成型（熱成型的溫度為155℃，熱成型的時間為35min）得到共聚物板；將100g所述共聚物板加入500g液態酚醛樹脂基體中，得到混合溶液n，將所述混合溶液n經熱成型（熱成型的溫度為175℃，熱成型的時間為25min）得到基于改性石墨烯的高分子材料a3。
對比例1
按照實施例3的方式進行，不同的是，相對于100g的石墨烯，所述聚甲基丙烯酸甲酯的用量為5g，所述無水乙醇的用量為150g；相對于100g的改性石墨烯，所述甲基丙烯酸的用量為15g，所述聚苯乙烯的用量為5g、所述n，n-二甲基甲酰胺的用量為3g，所述聚乳酸的用量為40g，所述乙二醇的用量為40g；相對于100g的共聚物板，所述酚醛樹脂基體的用量為300g。
對比例2
按照實施例3的方式進行，不同的是，相對于100g的石墨烯，所述聚甲基丙烯酸甲酯的用量為25g，所述無水乙醇的用量為250g；相對于100g的改性石墨烯，所述甲基丙烯酸的用量為35g，所述聚苯乙烯的用量為25g、所述n，n-二甲基甲酰胺的用量為7g，所述聚乳酸的用量為75g，所述乙二醇的用量為85g；相對于100g的共聚物板，所述酚醛樹脂基體的用量為700g。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。