[發(fā)明專利]石墨烯基抗氧劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710041157.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106867031A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳文劍;蘭善紅;范洪波;柳鵬;楊樹顏;蔡海寧;朱志勇;王梅鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C08K9/12
• 分類號: C08K9/12;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/04;C08L7/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 生啟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種石墨烯基抗氧劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

添加抗氧劑是抑制高分子尤其是橡膠材料老化最為有效和簡單的方法。但是由于傳統(tǒng)的抗氧劑分子量較小，因此存在著熱穩(wěn)定性低、易遷移及耐抽提性差等缺點。這樣會引起以下兩種不良現(xiàn)象的發(fā)生：其一，在高分子材料的加工過程中，抗氧劑會受熱而揮發(fā)；其二，在高分子材料或其制品的長期貯存、使用或受溶劑作用的過程中，小分子抗氧劑會從材料內(nèi)部逐漸遷移出表面，從而造成大量的物理損失。這兩種現(xiàn)象均會直接導致材料力學性能的大幅下降和使用壽命的明顯縮短。此外，抗氧劑由于揮發(fā)或遷移而擴散至周圍環(huán)境中，也會造成環(huán)境污染，如食品包裝材料中的抗氧劑由于遷移而進入到食物中。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)抗氧劑熱穩(wěn)定性低、易遷移及耐抽提性能差的問題，提供一種石墨烯基抗氧劑及其制備方法和應(yīng)用。

一種石墨烯基抗氧劑，所述石墨烯基抗氧劑的結(jié)構(gòu)通式為：

式中，為氧化石墨烯；R-為

其中，所述R₁、R₂、R₃及R₄均為烷基。

在其中一個實施方式中，所述R₁、R₂、R₃及R₄為主鏈碳原子數(shù)為1～5的烷基。

在其中一個實施方式中，所述R₁、R₂、R₃及R₄選自甲基、乙基、丙基、叔丁基、叔戊基中的至少一種。

一種石墨烯基抗氧劑的制備方法，包括以下步驟：

采用巰基偶聯(lián)劑對氧化石墨烯進行表面改性得到改性氧化石墨烯；

將所述改性氧化石墨烯與雙酚單丙烯酸酯類化合物在催化劑的作用下進行巰基-烯點擊反應(yīng)得到所述石墨烯基抗氧劑。

在其中一個實施方式中，所述采用巰基偶聯(lián)劑對氧化石墨烯進行表面改性得到改性氧化石墨烯的步驟具體包括：

將氧化石墨烯在水中分散得到氧化石墨烯分散液；

調(diào)節(jié)所述氧化石墨烯分散液的pH值為3～5；

再加入所述巰基偶聯(lián)劑在60℃～80℃下攪拌6h～12h得到所述改性氧化石墨烯。

在其中一個實施方式中，所述巰基-烯點擊反應(yīng)的溫度為40℃～70℃；所述巰基-烯點擊反應(yīng)時間為3h～7h。

在其中一個實施方式中，所述氧化石墨烯與所述巰基偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:5～1:20；

及/或，所述改性氧化石墨烯與所述雙酚單丙烯酸酯類化合物的質(zhì)量比為1：1～1:20。

在其中一個實施方式中，所述巰基偶聯(lián)劑選自3-巰基丙基三乙氧基硅烷和3-巰基丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

及/或，所述雙酚單丙烯酸酯類化合物選自2-叔丁基-6-(2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-4-甲基苯基丙烯酸酯和2-[1-(2-羥基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯中的至少一種。

在其中一個實施方式中，所述催化劑選自三乙胺、三亞乙基二胺和二甲基 芐胺中的至少一種。

上述的石墨烯基抗氧劑在橡膠中的應(yīng)用。

上述石墨烯基抗氧劑將小分子抗氧劑通過化學方法接枝到氧化石墨烯表面制備得到負載型石墨烯基抗氧劑，所制備的石墨烯基抗氧劑結(jié)構(gòu)上具有受阻酚抗氧化基團和與受阻酚具有協(xié)同抗氧化作用的硫醚基團，且石墨烯具有獨特的抗氧化功能和氣體阻隔性能，從而具有良好的抗氧化性能；將小分子抗氧劑接枝在氧化石墨烯表面，氧化石墨烯由于具有良好的熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐遷移性能，從而提高石墨烯基抗氧劑的熱穩(wěn)定性能、耐遷移性能和耐抽提性能。上述石墨烯基抗氧劑的制備方法操作簡單，反應(yīng)時間短，且產(chǎn)率較高。

附圖說明

圖1為一實施方式的石墨烯基抗氧劑的制備方法的流程圖；

圖2為圖1所示的石墨烯基抗氧劑的制備方法中采用巰基偶聯(lián)劑對氧化石墨烯進行表面改性的流程圖；

圖3為實施例1中氧化石墨烯(a)、改性氧化石墨烯(b)及石墨烯基抗氧劑(c)的紅外光譜圖；

圖4為實施例1中所制備的石墨烯基抗氧劑的熱重曲線。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體實施方式和附圖對石墨烯基抗氧劑及其制備方法作進一步的詳細說明。

一實施方式的石墨烯基抗氧劑，其結(jié)構(gòu)通式為：

式中，為氧化石墨烯；R-為