CN108641314A - 一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/pet复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/pet复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜及其制备方法，所述复合膜以石墨烯和PET复合材料为主体，并由主体复合材料与助剂共同熔融后以平挤流延方式成膜；所述复合材料与助剂的重量比为80‑90:10‑20。所述的石墨烯/PET复合膜具有一体化结构，并且基于石墨烯的优良特性，复合膜的阻隔性、抗静电性显著提高，在包装材料、防护材料中的应用性能得到提升。

Description

一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜及其制备 方法
技术领域
本发明涉及复合膜技术领域，具体为一种PET复合膜，尤其涉及石墨烯/PET复合膜及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜由于拉伸强度大，弹性模量高，耐冲击强度大等优点在工业、农业等许多领域得到了广泛应用。其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性；防潮性中等，在低温下透湿率下降。PET薄膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸稳定，适于印刷、纸袋等二次加工。PET薄膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性。但对于许多特殊应用领域，如防紫外膜，高阻隔膜，防静电膜等，单纯的PET材料难以满足要求。其中电子行业由于产品精度要求对其使用的PET膜的性能指标相对其他行业更高一些。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角形并呈蜂巢晶格的薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法在常温下单独稳定存在，直至2004年才在实验室中从石墨中成功分离得到并证实其可以单独存在。石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电、导热性能最强的新型纳米材料，被称为“黑金”、“新材料之王”，有科学家预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，正掀起一场颠覆性的新材料产业革命。根据石墨烯片层的剥离程度可对石墨烯进行分类，由一层以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积的碳原子构成的二维碳材料称为单层石墨烯，由2-6层上述碳原子堆垛构成的二维碳材料称为少层石墨烯，由7-12层以上上述碳原子堆垛构成的二维碳材料称为多层石墨烯。
在复合材料领域，加入少量石墨烯可同时提高材料的多项性能，具有超高的性价比，这使其在复合材料方面得到广泛研究。因此，在PET中引入石墨烯具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜及其制备方法，所述的石墨烯/PET复合膜具有一体化结构，而且具有良好的光滑度、遮光度、收缩率，可以有效解决背景技术中的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜，所述复合膜以石墨烯和PET复合材料为主体，并由主体复合材料与助剂共同熔融后以平挤流延方式成膜；所述复合材料与助剂的重量比为80-90:10-20。
优选地，所述石墨烯/PET复合材料由少层石墨烯和PET组成，石墨烯表面与PET分子通过共价键相连。
优选地，所述少层石墨烯的厚度为0.6-2nm。
一种基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜的制备方法，所述方法为：将重量比为80-90:10-20的石墨烯和PET复合材料与助剂共同熔融后，以平挤流延方式成膜。
优选地，所述石墨烯/PET复合材料由少层石墨烯和PET组成，石墨烯表面与PET分子通过共价键相连。
优选地，所述少层石墨烯的厚度为0.6-2nm。
优选地，所述石墨烯/PET复合材料按照如下步骤制备得到：
(1)将100份对苯二甲酸、50重量份乙二醇、0.02质量份醋酸钠充分混合搅拌，在250℃下进行酯化反应；
(2)将1-5份少层石墨烯与0.02份过渡金属催化剂加入步骤(1)得到的酯化产物中，保温并抽真空进行缩合反应，至体系不再放热，冷却得到石墨烯/PET复合材料。
基于以上的技术方案，本发明获得的技术效果如下：加入少层石墨烯的石墨烯/PET复合膜，基于石墨烯的优良特性，复合膜的阻隔性、抗静电性显著提高，在包装材料、防护材料中的应用性能得到提升；少层石墨烯在PET制备过程的酯化过程之后、缩合反应之前加入，既能提高复合材料的相容性，又避免了石墨烯对酯化反应的不不利影响。本发明制备石墨烯/PET复合膜的方法简单有效，得到的基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜性能优良，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，本实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改变和调整均属本发明的保护范围。
实施例1：
(1)将100份对苯二甲酸、50重量份乙二醇、0.02质量份醋酸钠充分混合搅拌，在250℃下进行酯化反应；
(2)将1-5份少层石墨烯与0.02份过渡金属催化剂加入步骤(1)得到的酯化产物中，保温并抽真空进行缩合反应，至体系不再放热，冷却得到石墨烯/PET复合材料；
(3)将80重量份石墨烯/PET纳米复合材料和20重量份熔融助剂混合均匀，经熔融平挤流延成膜得到基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜。挤出温度为250℃，螺杆转速为100rpm，牵引速度为8m/min。
实施例2：
(1)将100份对苯二甲酸、50重量份乙二醇、0.02质量份醋酸钠充分混合搅拌，在250℃下进行酯化反应；
(2)将1-5份少层石墨烯与0.02份过渡金属催化剂加入步骤(1)得到的酯化产物中，保温并抽真空进行缩合反应，至体系不再放热，冷却得到石墨烯/PET复合材料。
(3)将90重量份石墨烯/PET纳米复合材料和10重量份熔融助剂混合均匀，经熔融平挤流延成膜得到基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜。挤出温度为250℃，螺杆转速为100rpm，牵引速度为8m/min。
实施例3：
(1)将100份对苯二甲酸、50重量份乙二醇、0.02质量份醋酸钠充分混合搅拌，在250℃下进行酯化反应；
(2)将1-5份少层石墨烯与0.02份过渡金属催化剂加入步骤(1)得到的酯化产物中，保温并抽真空进行缩合反应，至体系不再放热，冷却得到石墨烯/PET复合材料。
(3)将85重量份石墨烯/PET纳米复合材料和15重量份熔融助剂混合均匀，经熔融平挤流延成膜得到基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜。挤出温度为250℃，螺杆转速为100rpm，牵引速度为8m/min。
通过上述方法，得到的石墨烯/PET复合膜具有良好的性能，以50μm厚度的复合膜进行性能测试，其紫外防护系数(UPF)达到33.4-35.8，氧气透过率(cm3m2day0.1MPa)达到0.13-0.14，适用于氧阻隔膜、食品包装等应用需求。

Claims (6)

1.一种基于少层石墨烯导热功能的石墨烯/PET复合膜，其特征在于，所述复合膜以石墨烯和PET复合材料为主体，并由主体复合材料与助剂共同熔融后以平挤流延方式成膜；所述复合材料与助剂的重量比为80-90:10-20。
2.根据权利要求1所述的基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜，其特征在于，所述石墨烯/PET复合材料由少层石墨烯和PET组成，石墨烯表面与PET分子通过共价键相连。
3.根据权利要求2所述的基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜，其特征在于，所述少层石墨烯的厚度为0.6-2nm。
4.权利要求1所述的基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜的制备方法，其特征在于，所述方法为：将重量比为80-90:10-20的石墨烯和PET复合材料与助剂共同熔融后，以平挤流延方式成膜。
5.根据权利要求4所述的基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯/PET复合材料由少层石墨烯和PET组成，石墨烯表面与PET分子通过共价键相连，所述少层石墨烯的厚度为0.6-2nm。
6.根据权利要求5所述的基于少层石墨烯导热功能石墨烯/PET复合膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯/PET复合材料按照如下步骤制备得到：
(1)将100份对苯二甲酸、50重量份乙二醇、0.02质量份醋酸钠充分混合搅拌，在250℃下进行酯化反应；
(2)将1-5份少层石墨烯与0.02份过渡金属催化剂加入步骤(1)得到的酯化产物中，保温并抽真空进行缩合反应，至体系不再放热，冷却得到石墨烯/PET复合材料。
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