[發明專利]具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201611219105.1
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106832899B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 高超;韓燚;陳琛;楊清;劉威;李友良;陳國貴
• 申請（專利權）人: 杭州高烯科技有限公司;偉星集團有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08G69/16;C08K9/00;C08K3/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜及其制備方法，屬于阻隔膜材料領域，尤其涉及石墨烯/尼龍6復合膜。這種石墨烯/尼龍6復合膜是由石墨烯/尼龍6納米復合材料經熔融流延成膜得到；石墨烯/尼龍6納米復合材料由改性石墨烯與己內酰胺聚合得到。本發明產品在加入少量氧化石墨烯(0.1％～0.5％)下，既能有效吸收紫外線，達到防紫外產品要求，又具有高的延展性。本發明制備方法簡便易行，適于大規模生產；加入的石墨烯含量低，具有高性價比；防紫外性能優越，可被用于建筑膜、汽車貼膜、包裝材料等領域。

技術領域

本發明涉及阻隔膜材料領域，尤其涉及一種具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜以及制備方法。

背景技術

紫外線是指波長在10-400納米之間的電磁波，可以殺死細菌，促進人體合成維生素D，然而過多的紫外光照射會對人體的皮膚產生損傷，有致癌作用，并且直接照射在眼部會導致眼損傷。此外，紫外光照射在高分子材料表面會導致光降解現象的出現，使得材料失去光澤、變色、脆化和龜裂，大大降低材料的強度和使用壽命，尤其是以高聚物為主體的結構材料如不有效進行紫外防護，將會有突然失效的風險。而近年來由于臭氧層空洞的逐漸擴大，輻射到地面的紫外光強度呈逐步上升趨勢，因此制備紫外阻隔材料是當下急需解決的重要課題。

尼龍薄膜是一類髙強韌性塑料膜，具有較高的拉伸強度、伸長率和撕裂強度，尼龍膜的耐寒性和耐熱性較突出，可在-60℃到200℃下使用，有優良的耐溶劑性、無毒性和良好的氧氣阻隔性能，因此常被用作包裝材料。常規尼龍膜為高透明膜，對紫外無阻隔明顯阻隔效果。一般而言，可以通過在尼龍基體中加入或者在其表面涂覆防紫外助劑的方式來提高其防紫外性能。但是常用的防紫外助劑包括二氧化硅、氧化鋅、氧化鋁、氧化鈰等，只有在較高添加量下才能達到紫外防護要求，而這樣又會大大降低尼龍膜本身的力學強度和延展性，不利于實際應用。

石墨烯是一種新型的蜂窩狀二維碳材料，其具有極大的長徑比(～10⁵)、高強度(130GPa)、高導熱率(5000W/m·K)、高導電率(10⁸S/m)以及良好的氣體阻隔性等特性，因而在復合材料領域具有廣闊的應用前景。此外，石墨烯特殊的二維共軛結構，使其能夠吸收紫外線。因此，將石墨烯添加到尼龍膜中能提高其紫外吸收能力，同時不降低其力學性能。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術不足，提供一種具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜，其特征在于，所述膜的厚度在50～200μm，由100重量份的石墨烯/尼龍6納米復合材料和0.1～0.5重量份的抗氧化劑共同熔融流延而成；所述石墨烯/尼龍6納米復合材料由尼龍6和接枝有尼龍6的單層石墨烯組成，所述接枝有尼龍6的單層石墨烯的橫向尺寸大于3微米；石墨烯的質量與尼龍6的總質量之比為0.1～0.5:100。

一種具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜的制備方法，該方法為，將100重量份的石墨烯/尼龍6納米復合材料和0.1～0.5重量份的抗氧化劑混合均勻后，經熔融流延，即得到本發明具有高延展性和防紫外性的石墨烯/尼龍6復合膜。

進一步地，所述石墨烯/尼龍6納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將0.1～0.5質量份的改性石墨烯和1～10質量份去離子水加入100質量份的己內酰胺熔體中，在80℃下高速(300～500rpm)攪拌混勻形成分散液。所述改性石墨烯為表面具有羧基、羥基等含氧官能團的單層石墨烯，碳氧比為2.5到6之間；

(2)在氮氣保護下，將上述分散液在縮聚反應釜中升溫至250～270℃，在0.5～1MPa下反應3小時；然后在真空下反應4小時，得到聚合物熔體；最后將聚合物熔體經水冷造粒得到石墨烯/尼龍6納米復合材料。