[發明專利]具有高抗氧性的聚烯烴復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711439175.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108164790B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 郭正虹;冉詩雅;方征平
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K9/02;C08K7/24;C08K3/04
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 沈春紅

本發明公開一種具有高抗氧性的聚烯烴復合材料及其制備方法，其特征在于：該復合材料的成分包括：聚烯烴和石墨烯接枝超級活性炭。本發明從聚烯烴熱氧降解的機理角度來改善其抗氧性能，對聚烯烴與石墨烯接枝超級活性炭的復合進行了研究，該復合材料的起始熱分解溫度可以通過改變石墨烯接枝超級活性炭的含量調節；而且，本發明采用了熔融共混的方法，可以簡單快速的制備出高抗氧性能的、含有石墨烯接枝超級活性炭的聚乙烯復合材料。

技術領域

本發明涉及有機化合物的合成改性、高分子復合材料的制備或配料的工藝過程，具體為一種具有高抗氧性的聚烯烴復合材料及其制備方法。

背景技術

聚烯烴材料,如聚乙烯(簡稱聚乙烯)由于其優異的力學性能、化學穩定性和易加工性等被廣泛應用在生活的各個方面。但由于聚烯烴由碳、氫兩種元素組成，這種化學結構使其在運輸、儲存、加工、成型、使用等環境中十分容易發生熱氧降解反應，從而破壞材料及制品的外觀和性能，甚至可能導致材料整體失效。因此，提高聚烯烴的抗氧性能成為改善其綜合性能并擴展其應用的必經之路，同時對于保護人民的生命財產安全也非常重要。

實際生產加工和使用過程中，聚乙烯材料及制品都是暴露在空氣中的，其在空氣中的熱氧降解歷程主要是：在空氣(氧氣)下，溫度低于200℃受熱時，聚乙烯鏈會發生脫氫反應形成烷基自由基，它很容易被氧化進一步形成過氧化烷基自由基。當溫度處于200-250℃之間時，烷基自由基的氧化過程是可逆進行的；同時烷基自由基可以與氧氣反應形成氫過氧化物烷基自由基。當溫度進一步升高時，由于鏈末端自由基濃度增加，此時自由基β斷裂、烷基自由基與氧氣的加成反應以及聚合物鏈受熱脫氫這三者之間存在競爭。當溫度超過300℃時，碳-碳鍵開始無規斷裂，聚乙烯大面積發生降解，質量損失進一步增加。所以聚乙烯的熱氧化降解產物以酮類、酯類等羰基化合物和碳氫化合物為主。

基于以上分析，可以看出要想達到良好的抗氧效果，必須破壞聚乙烯的自由基鏈式熱氧降解歷程，一般可以通過物理途徑和化學途徑兩種方法來達到。

物理途徑可以在聚乙烯體系中構筑一個隔離層，隔絕熱量和氧氣向凝聚相的傳遞，同時也阻止高活性自由基的逸出，使其限制在凝聚相中形成活性低自由基，甚至使其變成惰性大分子鏈段，從而保護材料免于進一步的熱氧化。形成物理隔離層的方式通常是向聚乙烯中添加難燃的、能夠形成網絡結構的添加劑，例如碳納米管、石墨烯等納米材料。

化學途徑則是希望可以終止或阻礙自由基鏈反應的進行，改變聚合物的熱氧降解歷程，進而達到抗氧效果。基于對聚乙烯熱氧降解歷程的分析，可以看出其熱氧化降解過程中會產生大量高活性的自由基，這些自由基會加速熱氧降解過程的進行。因此，想要達到良好的抗氧效果，必須降低聚乙烯熱降解過程中自由基，特別是高活性不穩定的自由基的濃度，終止或阻礙自由基鏈反應的進行。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明采用石墨烯接枝超級活性炭作為聚乙烯的抗氧添加劑，提供一種具有高抗氧性能的聚烯烴復合材料及其制備方法，用于改善聚乙烯的抗氧能力，有利于提高聚乙烯在成型加工和使用過程中的熱氧穩定性。

本發明采用的技術方案為：一種具有高抗氧性能的聚烯烴復合材料，該復合材料的成分包括:聚烯烴和石墨烯接枝超級活性炭。

本發明上述的聚烯烴可以是聚乙烯或者聚丙烯。

優選的，本發明的聚烯烴為聚乙烯。

作為優選，本發明具有高抗氧性能的聚烯烴復合材料，該復合材料由以下重量百分比的各組分組成：

聚乙烯：95-99.95重量份,

石墨烯接枝超級活性炭：0.05-5重量份。

作為進一步的優選，本發明具有高抗氧性能的聚烯烴聚乙烯復合材料，該復合材料由以下重量百分比的各組分組成：

聚乙烯：97.5-99.5重量份,