[發(fā)明專利]一種高穩(wěn)定性阻氧管材的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010018278.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN111303514A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳厚忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢金牛經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/06
• 分類號(hào): C08L23/06;C08L29/04;C08L1/02;C08K3/04;B29C48/09;B29C48/92;B29L23/00
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 周瓊

本發(fā)明公開了一種高穩(wěn)定性阻氧管材的制備方法，包括以下步驟：一、制備聚乙烯醇/納米纖維素復(fù)合材料；二、聚乙烯醇/納米纖維素/石墨烯聚合物制備；三、高穩(wěn)定性阻氧管材的制備。本發(fā)明制備的復(fù)合管材有較好阻氧性和穩(wěn)定性，可應(yīng)用于地暖系統(tǒng)的保溫管材。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及高分子材料阻氧性能領(lǐng)域，具體涉及一種高穩(wěn)定性阻氧管材的制備方法。

【背景技術(shù)】

在地暖系統(tǒng)中，管材對(duì)阻隔氧氣的要求較高，目前在國內(nèi)大多是在PE-X或 PE-RT管材內(nèi)層涂覆或共擠一層EVOH(聚乙烯-乙烯醇)，本來EVOH的確有氣體阻隔的作用，但是由于在EVOH樹脂的分子結(jié)構(gòu)中存在著羥基，EVOH樹脂具有親水性和吸濕性。當(dāng)吸附濕氣后，氣體的阻隔性能與PE-X區(qū)別不大，用在地暖管路中，所謂的阻隔層會(huì)吸收混凝土中的水分，徹底失去阻氧能力，現(xiàn)有市場上的PE燃?xì)夤艿缹?duì)氧氣的透過系數(shù)較高。

目前阻氧塑料管材的生產(chǎn)加工方法多采用涂布法，此法為2步成型，即在已經(jīng)擠出定型的單層管上同時(shí)擠出粘合層和阻隔層(EVOH)涂層形成三層結(jié)構(gòu)，但共擠表面的粘合強(qiáng)度低，易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。

中國專利106700110A公開了氧化石墨烯/納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合膜的制備方法，該專利解決了復(fù)合膜阻隔性能差的問題，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)研究中想通過聚乙烯醇/納米纖維素/氧化石墨烯三種材料與聚乙烯材料復(fù)合形成管材改進(jìn)其阻氧性能，但是使用氧化石墨烯會(huì)因?yàn)楸砻娓挥醒趸瘧B(tài)基團(tuán)，在管材制備過程中會(huì)因?yàn)檫^于活潑而與產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致變質(zhì)，使得復(fù)合管材因失去了石墨烯優(yōu)越的性能從而變得穩(wěn)定性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的之一是，提供一種一步共擠出的復(fù)核管材，解決背景技術(shù)中分層的問題；

本發(fā)明的目的之二是，提供一種穩(wěn)定性好的聚乙烯醇/納米纖維素/石墨烯復(fù)合管材，解決氧化石墨烯過于活潑使得管材變性的問題；

本發(fā)明的目的之三是，提供一種阻氧性能好的聚乙烯醇/納米纖維素/石墨烯復(fù)合管材，滿足在地暖系統(tǒng)中使用時(shí)對(duì)阻氧性能的要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

利用生物質(zhì)納米纖維素纖維(CNF)的高強(qiáng)度和高長徑比，向聚乙烯醇(PVA) 中引入納米纖維素，同時(shí)選用還原氧化石墨烯(rGO)作為增強(qiáng)相。將納米纖維素和氧化石墨烯同時(shí)引入到聚乙烯醇基體中，利用綠色還原劑D-果糖對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行原位還原得到rGO。采用澆注法制備力學(xué)性能和阻隔性能優(yōu)異的聚乙烯醇/納米纖維素/石墨烯(PVA/CNF/rGO)復(fù)合聚合物材料。最后采用復(fù)合聚合物材料一定比例加入耐熱聚乙烯中進(jìn)行管材擠出成型制得一種高穩(wěn)定性阻氧管材。

具體地，聚乙烯醇/納米纖維素/石墨烯復(fù)合聚合物的制備步驟為：

1.納米纖維素懸浮液和氧化石墨烯溶液的制備

采用竹粉制備納米纖維素以及石墨粉制備氧化石墨烯，利用化學(xué)處理和機(jī)械處理從竹粉中提取納米纖維素,并配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8％的納米纖維素懸浮液。采用改進(jìn)的Hummers法制備質(zhì)量濃度為0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液。

優(yōu)選地，所采用的竹粉粒徑大小為40-60目。

2.聚乙烯醇/納米纖維素復(fù)合材料的制備

取聚乙烯醇顆粒溶于蒸餾水中，于一定溫度下攪拌2h，得到聚乙烯醇溶液，靜置去泡備用。再取50ml-200ml聚乙烯醇水溶液澆注于玻璃基板，室溫干燥后、研磨成粉。

取上述納米纖維素溶液與聚乙烯醇混合，其中溶質(zhì)納米纖維素占聚乙烯醇質(zhì)量的10％。混合溶液在磁力攪拌下攪拌1h，再超聲處理。靜置24h后，澆注于玻璃基板中，室溫干燥后，研磨成粉得到聚乙烯醇/納米纖維素復(fù)合材料。

優(yōu)選地所采取的攪拌溫度為80-100℃。