[發(fā)明專利]一種石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810231878.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN108409990B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王慶國(guó);燕四偉;楊德敬;王凱;唐卓華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/24
• 分類號(hào): C08J3/24;C08L67/02;C08K3/04;C08K5/526;C08K5/134;C08G63/16;C08G63/20;C09K5/14
• 代理公司: 山東重諾律師事務(wù)所 37228
• 代理人: 劉會(huì)晴

1.一種石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料由預(yù)聚物A和預(yù)聚物B混合，加入擴(kuò)鏈劑反應(yīng)制得；按照質(zhì)量份數(shù)，預(yù)聚物A：預(yù)聚物B為10-50：50-90；所述預(yù)聚物A為還原氧化石墨烯/脂肪族高結(jié)晶度型聚酯預(yù)聚體，酸值為2.64-15.1，結(jié)晶度為57.7％-70.4％；所述預(yù)聚物B為還原氧化石墨烯/無(wú)定形聚酯預(yù)聚體，酸值為3.87-17.08，凝膠含量為8.7％-24.2％；所述的擴(kuò)鏈劑選自二苯基甲烷二異氰酸酯和2，6-己二異氰酸酯；

預(yù)聚物A由組分a、組分b與氧化石墨烯原位熔融縮聚，經(jīng)氧化石墨烯還原劑、催化劑、抗氧劑和阻聚劑處理制得；所述組分a為脂肪族二元醇，所述組分b為脂肪族飽和二元酸，組分a中-OH官能團(tuán)與組分b中-COOH官能團(tuán)的摩爾比為1.05:1～1.3:1或組分b中-COOH官能團(tuán)與組分a中-OH官能團(tuán)的摩爾比為1.05:1～1.3:1，氧化石墨烯占組分a和組分b總質(zhì)量的0.1～2％；

預(yù)聚物B由組分c、組分d與氧化石墨烯原位熔融縮聚，經(jīng)氧化石墨烯還原劑、催化劑、抗氧劑和阻聚劑處理制得；所述組分c為脂肪族二元醇與脂肪族多元醇的混合物，其中，多元醇與二元醇的摩爾比為1:5～1:50；所述組分d為脂肪族二元酸和脂肪族多元酸的混合物，其中多元酸與二元酸的摩爾比為1:5～1:50，組分c中的-OH官能團(tuán)摩爾數(shù)與組分d中-COOH官能團(tuán)摩爾數(shù)之比為1.05:1～1.4:1或組分d中-COOH官能團(tuán)摩爾數(shù)與組分c中-OH官能團(tuán)摩爾數(shù)之比為1.05:1～1.4:1；氧化石墨烯占組分c和組分d總質(zhì)量的0.1～2％；

所述氧化石墨烯還原劑為對(duì)苯二酚，所述催化劑為對(duì)甲苯磺酸，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1010按照任意比例混合的復(fù)配物，所述的阻聚劑為對(duì)苯二酚。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，所述脂肪族二元醇選自乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇或1,10-癸二醇或其衍生物中的一種或其任意比例的混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，所述脂肪族多元醇選自甘油、山梨醇、季戊四醇、甘露醇、木糖醇或其衍生物中的一種或其任意比例的混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，所述脂肪族二元酸為脂肪族飽和二元酸和脂肪族不飽和二元酸中的一種或其任意比例的混合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，所述脂肪族飽和二元酸選自丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十五碳二元酸中的一種或其任意比例的混合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，脂肪族不飽和二元酸選自衣康酸、富馬酸中的一種或其任意比例的混合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料，其特征在于，脂肪族多元酸選自蘋果酸、檸檬酸、酒石酸或其衍生物中的一種或其任意比例的混合物。

8.一種制備如權(quán)利要求1-7任一所述石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）預(yù)聚物A的制備：按比例將氧化石墨烯放入盛有脂肪族二元醇的反應(yīng)器中，磁力攪拌，隨后超聲分散，得到氧化石墨烯/脂肪族二元醇混合液；按比例將脂肪族飽和二元酸、氧化石墨烯還原劑加入到反應(yīng)器中，攪拌升溫至140℃，然后階段升溫至180℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下酯化反應(yīng)2h，當(dāng)收集理論生成水量的90％以上時(shí)，按比例加入催化劑、抗氧劑和阻聚劑，在1000Pa下，升溫至220℃，繼續(xù)反應(yīng)3.5h，制得預(yù)聚物A；

（2）預(yù)聚物B的制備：按比例將氧化石墨烯放入盛有脂肪族二元醇和脂肪族多元醇的反應(yīng)器中，磁力攪拌，隨后超聲分散，得到氧化石墨烯/脂肪族二元醇及脂肪族多元醇混合液；按比例將脂肪族二元酸、脂肪族多元酸和氧化石墨烯還原劑加入到反應(yīng)器中，攪拌階段升溫至140℃，然后階段升溫至180℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下酯化反應(yīng)1.5h，當(dāng)收集理論生成水量的90％以上時(shí)，按比例加入催化劑、抗氧劑和阻聚劑，在1000Pa下，升溫至220℃，繼續(xù)反應(yīng)4h，制得預(yù)聚物B；

（3）按比例將上述步驟中得到的預(yù)聚物A和預(yù)聚物B混合，加入擴(kuò)鏈劑，升溫至120℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，反應(yīng)10min，抽真空至1000Pa，繼續(xù)反應(yīng)0.5h，制得石墨烯/聚酯熱塑性彈性體復(fù)合材料。