[發(fā)明專利]一種功能石墨烯原位聚合聚酯的三元共聚復(fù)合材料及其制備方法和專用裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811069121.6
• 申請(qǐng)日: 2018-09-13
• 公開（公告）號(hào): CN109337086B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣炎;羅振揚(yáng);馬宏明;梁燕;黃榮慶;曹建鵬;周良艷;萬(wàn)元俊;宋彥杰;禹龍;劉雪靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州恒利寶納米新材料科技有限公司;南通九野智能科技有限公司
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00
• 代理公司: 南京思拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32288
• 代理人: 苗建

本發(fā)明公開了一種功能石墨烯原位聚合聚酯的三元共聚復(fù)合材料及其制備方法和專用裝置，屬于復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合材料由二元醇、二元酸和功能石墨烯經(jīng)酯化、縮聚反應(yīng)制備而成，二元醇和二元酸的摩爾比為(1.2～2)：1，功能石墨烯的質(zhì)量占三元共聚復(fù)合材料的0.01～2％，三元共聚復(fù)合材料的數(shù)均分子量為10000～150000。本發(fā)明在石墨烯表面引入活性官能團(tuán)，進(jìn)而使石墨烯接枝到聚酯鏈段中，使得石墨烯與聚酯兩者之間形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵，利用石墨烯類材料良好的物理機(jī)械性能來達(dá)到對(duì)聚酯分子鏈的增強(qiáng)作用，進(jìn)而使復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能及綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種功能石墨烯原位聚合聚酯的三元共聚復(fù)合材料及其制備方法和專用裝置。

背景技術(shù)

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的合成材料之一，可以應(yīng)用于纖維、薄膜、塑料等領(lǐng)域。PET薄膜以其機(jī)械強(qiáng)度高、耐寒耐熱性好、收縮性穩(wěn)定及優(yōu)良的電絕緣性能和光學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于包裝、工業(yè)、電氣、電子、磁性、感光等領(lǐng)域。滌綸是以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制備而成的纖維。滌綸纖維是世界上應(yīng)用最廣泛，產(chǎn)量最大的合成纖維，占據(jù)世界合成纖維產(chǎn)量的70％左右。但滌綸纖維的分子鏈緊密連接，結(jié)晶度和取向度高，極性小，因而存在吸濕性差、親水性差的缺點(diǎn)。

石墨烯是一種新型碳納米輕質(zhì)材料，具有獨(dú)特的單原子層二維晶體結(jié)構(gòu)、高比表面積、高的強(qiáng)度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率，對(duì)各類光線的吸收效率高、遮蔽效果理想。石墨烯被譽(yù)為“改變21世紀(jì)的神奇材料”，隨著石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)工藝的逐步成熟完善，手機(jī)屏幕任意彎曲、電動(dòng)汽車瞬間充電、電腦屏幕透明薄如白紙這些不可思議的事情將變成現(xiàn)實(shí)。石墨烯材料在紡織品功能開發(fā)方面同樣引起廣泛關(guān)注，在紡織纖維的聚合或紡絲過程中添加少量的石墨烯可顯著改善纖維的力學(xué)性能和電學(xué)性能。

公開日為2015年10月28日的中國(guó)專利201510430677.3公開了一種含部分還原石墨烯的高分子復(fù)合功能纖維及其制備方法，該纖維包括A組分、B組分，以部分外露型、并列型或皮芯型相組合，且每根纖維外表面積的20～100％為B組分。該方法是將0.1～1wt％部分還原石墨烯的聚酯和含4～20wt％的含部分還原石墨烯和TiO₂的納米復(fù)合填料的聚酯結(jié)晶、干燥后進(jìn)行熔融復(fù)合紡絲，然后在80～160℃下牽伸、松弛熱定型，并通過還原處理使纖維中部分還原石墨烯還原至碳/氧原子比達(dá)到9/1～15/1即可。該發(fā)明制得的纖維可在較高紡絲速度下生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高；具有較低單絲纖度、較高強(qiáng)度和較低電阻率，滿足抗靜電需求；同時(shí)具有抗菌和阻燃性能，因而具有良好的應(yīng)用前景。

公開日為2015年12月30日的中國(guó)專利201510680473.5公開了一種石墨烯-滌綸納米復(fù)合纖維的制備方法，包括如下步驟：石墨烯-滌綸聚酯復(fù)合母粒的制備步驟及將所述復(fù)合母粒制備成石墨烯-滌綸納米復(fù)合纖維的步驟。與現(xiàn)有的其它方法相比：其工藝極為簡(jiǎn)單，增強(qiáng)材料性能優(yōu)異而且廉價(jià)。另外，石墨烯自身優(yōu)異的力學(xué)性能和功能特性賦予納米復(fù)合纖維高強(qiáng)度和抗靜電等功能性。表面修飾和改性后的石墨烯在滌綸聚酯高分子基體里良好的分散性與完美的界面相容性使得石墨烯與滌綸聚酯切片基體材料高效、均勻復(fù)合。但是該專利添加的石墨烯含量較大，不利于資源的節(jié)約與工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。

在石墨烯增強(qiáng)改性聚酯性能方面，盡管國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，但是均采用共混添加的方式實(shí)現(xiàn)，存在添加量大、加工困難、性能提升不明顯等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種功能石墨烯原位聚合聚酯的三元共聚復(fù)合材料，本發(fā)明的目的之二在于提供該復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明的目的之三在于提供制備該復(fù)合材料的專用裝置。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：