[發明專利]一種石墨烯-天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜及制法

在審

• 申請號: 202111118793.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113754909A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陳運恒;程立;張偉強
• 申請（專利權）人: 陳運恒
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L67/04;C08K9/04;C08K3/04
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 李明香

本發明涉及聚乳酸薄膜技術領域，且公開了一種石墨烯?天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜，甲基丙烯酸縮水甘油酯與天然橡膠在引發劑作用下共聚，得到橡膠共聚物，其與氨基化石墨烯反應，得到橡膠共聚物改性石墨烯，其與4?羥基哌啶反應，產物進一步與亞磷酸二芐酯反應，得到磷酸二芐酯基橡膠改性石墨烯，甲基丙烯酸縮水甘油酯與聚乳酸有著良好的相容性，有利于石墨烯的分散，石墨烯可以吸收和分散應力，天然橡膠具有良好的柔順性，增強了聚乳酸薄膜吸收塑性形變功的能力，此外，石墨烯可以形成物理阻隔層，磷酸二芐酯基團可以促進聚乳酸基體成炭，從而進一步提高了聚乳酸薄膜的阻燃性能。

技術領域

本發明涉及聚乳酸薄膜技術領域，具體為一種石墨烯-天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜及制法。

背景技術

薄膜是一種主要由塑料、膠黏劑、橡膠或者其他材料制備而成的薄且軟的透明薄片，按用途來分可以將薄膜分為光學薄膜、超導薄膜、聚脂薄膜、尼龍薄膜、塑料薄膜等，而塑料薄膜在飲料包裝、速凍食品包裝、快餐食品包裝等食品包裝領域應用廣泛，與人類的生活息息相關，在眾多的塑料薄膜中，聚乳酸薄膜具有生物降解性，不會對環境造成污染，因此得到了廣泛的研究，但是聚乳酸薄膜也有著阻燃性差、拉伸強度和沖擊強度低等缺點，用作薄膜時往往難以承受重物，因此需要對傳統的聚乳酸薄膜進行改性，研究發現，在聚乳酸基體中添加碳納米管、石墨烯等具有超強性能的無機納米材料，或者是與具有增強增韌效果的聚乙二醇、天然橡膠等有機高分子材料進行共混，可以有效地提高聚乳酸基體的力學、機械、阻燃等綜合性能，從而進一步拓展聚乳酸薄膜的應用領域。

石墨烯是一種性能十分優異的無機納米材料，一經發現就引起了全世界范圍內的轟動，質輕、強度、導電導熱性能等性能都十分強大，因此在軍工、騎車、航空航天等重工業都有著一定的應用，隨著研究的不斷深入，石墨烯的功能被進一步開發，在當前有機-無機雜化材料飛速發展的現代，石墨烯也逐漸被用于有機高分子材料的填充物領域中，但是石墨烯十分容易團聚，添加量較多時容易在有機高分子材料中團聚，因此需要對石墨烯進行改性，石墨烯經過氧化后，表面會含有羥基、羧基等活性官能團，通過這些活性官能團進一步引入具有增強增韌效果的聚乙烯醇、天然橡膠等有機高分子，或者是引入DOPO、亞磷酸二芐酯等阻燃功能性小分子，通過綜合石墨烯、有機高分子和功能性小分子的綜合性能，來改善石墨烯作為功能性添加劑的缺陷，并進一步提高石墨烯的應用范圍。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種石墨烯-天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜及制法，解決了傳統的聚乳酸薄膜力學性能和阻燃性能較差的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種石墨烯-天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜，所述石墨烯-天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜的制法包括以下步驟：

(1)向甲苯溶劑中加入天然橡膠，升高溫度至40-60℃，攪拌混合均勻后，繼續加入甲基丙烯酸縮水甘油酯和過氧化苯甲酰，攪拌均勻后轉移至油浴鍋中，升高溫度進行聚合反應，產物冷卻后過濾、洗滌并干燥，得到丙烯酸縮水甘油酯-橡膠共聚物；

(2)向三口瓶中加入甲苯溶劑、氨基化石墨烯，超聲分散均勻后，加入丙烯酸縮水甘油酯-橡膠共聚物，攪拌均勻后，轉移至油浴鍋中，升高溫度進行開環反應，產物離心、洗滌并干燥，得到縮水甘油酯-橡膠共聚物改性石墨烯；

(3)向三口瓶中加入體積比為10:2-4的甲苯和二氯甲烷混合溶劑、縮水甘油酯-橡膠共聚物改性石墨烯，超聲分散均勻，加入4-羥基哌啶，轉移至油浴鍋中，在氮氣氛圍中以50-70℃中進行開環反應2-6h，反應結束后向體系中繼續加入亞磷酸二芐酯的四氯化碳溶液和三乙胺，升高溫度進行磷酸酯化反應，反應結束后離心、洗滌并干燥，得到磷酸二芐酯基橡膠改性石墨烯；

(4)向反應器中加入三氯甲烷溶劑、聚乳酸和磷酸二芐酯基橡膠改性石墨烯，加熱至40-60℃，超聲攪拌至溶解成均一的混合液，轉移至自動涂膜機中進行涂膜，制備得到石墨烯-天然橡膠復合增韌改性聚乳酸薄膜。