CN109721997A - 一种石墨烯增韧聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯增韧聚酯材料，它是由下述重量份的原料组成的：聚碳酸酯180‑200、二月桂酸二丁基锡0.7‑1、硬脂酸钙3‑5、甘油三醋酸酯6.5‑8、环氧氯丙烷5‑7、丙酮27‑30、石墨烯分散液20‑30，本发明的材料韧性好，抗冲击强度高，综合性能优异。

Description

一种石墨烯增韧聚酯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种石墨烯增韧聚酯材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。聚碳酸酯可用作门窗玻璃，聚碳酸酯层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。 聚碳酸酯板可做各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器， 聚碳酸酯树脂用于汽车照明系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板、聚碳酸酯被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置，电话线路支架下通讯电缆的连接件，电闸盒、电话总机、配电盘元件，继电器外壳， 聚碳酸酯可做低载荷零件，用于家用电器马达、真空吸尘器，洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄，各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。聚碳酸酯是光盘储存介质理想的材料。聚碳酸酯瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好，耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤，作为可回收利用瓶(容器)。聚碳酸酯及聚碳酸酯合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机零件。改性聚碳酸酯耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等，聚碳酸酯可做头盔和安全帽，防护面罩，墨镜和运动护眼罩，聚碳酸酯薄膜广泛用于印刷图表，医药包装，膜式换向器；其具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广，耐疲劳性佳、耐候性好，但是其与填料的相容性差，容易造成成品材料的力学稳定性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯增韧聚酯材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯增韧聚酯材料，它是由下述重量份的原料组成的：

聚碳酸酯180-200、二月桂酸二丁基锡0.7-1、硬脂酸钙3-5、甘油三醋酸酯6.5-8、环氧氯丙烷5-7、丙酮27-30、石墨烯分散液20-30。

所述石墨烯分散液是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯30-40、甲基吡咯烷酮1-2、丁二酸酐5-7、椰油酸二乙醇酰胺1-3、十二烷基伯胺4-6。

所述石墨烯分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取氧化石墨烯，加入到其重量6-8倍的氯仿中，送入到温度为55-60℃的恒温水浴中，加入丁二酸酐，保温搅拌2-3小时，得氯仿溶液；

（2）取十二烷基伯胺，加入到上述氯仿溶液中，在70-75℃下保温搅拌30-40分钟，蒸馏除去氯仿，得改性石墨烯；

（3）取上述改性石墨烯，与椰油酸二乙醇酰胺混合，加入到混合料重量10-17倍的去离子水中，超声4-9分钟，加入甲基吡咯烷酮，搅拌均匀，即得所述石墨烯分散液。

一种石墨烯增韧聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取聚碳酸酯重量的6-10%，与硬脂酸钙混合，在90-100℃下预热20-30分钟，得预混料；

（2）取环氧氯丙烷，加入到丙酮中，搅拌均匀，加入上述预混料，搅拌1-2小时，得环氧溶液；

（3）取上述环氧溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，升高温度为150-169℃，保温搅拌100-130分钟，抽滤，得石墨烯改性聚酯；

（4）取上述石墨烯改性聚酯，与二月桂酸二丁基锡、甘油三醋酸酯、剩余的聚碳酸酯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述石墨烯增韧聚酯材料。

本发明的优点：

本发明首先采用丁二酸酐处理氧化石墨烯，再分散到氯仿中，与十二烷基伯胺共混，得到酰胺化改性的石墨烯，从而提高了石墨烯的表面亲水性；之后采用环氧氯丙烷处理聚碳酸酯，再与酰胺化改性的石墨烯共混反应，促进环氧交联，得到石墨烯改性聚酯；通过该反应，可以有效的提高石墨烯的表面活性，增强了其与聚碳酸酯间的相容性，提高了成品材料的力学强度，本发明的材料韧性好，抗冲击强度高，综合性能优异。

具体实施方式

实施例1

一种石墨烯增韧聚酯材料，它是由下述重量份的原料组成的：

聚碳酸酯180、二月桂酸二丁基锡0.7、硬脂酸钙3、甘油三醋酸酯6.5、环氧氯丙烷5、丙酮27-、石墨烯分散液20。

所述石墨烯分散液是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯30、甲基吡咯烷酮1、丁二酸酐5、椰油酸二乙醇酰胺1、十二烷基伯胺4。

所述石墨烯分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取氧化石墨烯，加入到其重量6倍的氯仿中，送入到温度为55℃的恒温水浴中，加入丁二酸酐，保温搅拌2小时，得氯仿溶液；

（2）取十二烷基伯胺，加入到上述氯仿溶液中，在70℃下保温搅拌30分钟，蒸馏除去氯仿，得改性石墨烯；

（3）取上述改性石墨烯，与椰油酸二乙醇酰胺混合，加入到混合料重量10倍的去离子水中，超声4分钟，加入甲基吡咯烷酮，搅拌均匀，即得所述石墨烯分散液。

一种石墨烯增韧聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取聚碳酸酯重量的6%，与硬脂酸钙混合，在90℃下预热20分钟，得预混料；

（2）取环氧氯丙烷，加入到丙酮中，搅拌均匀，加入上述预混料，搅拌1-2小时，得环氧溶液；

（3）取上述环氧溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，升高温度为150℃，保温搅拌100分钟，抽滤，得石墨烯改性聚酯；

（4）取上述石墨烯改性聚酯，与二月桂酸二丁基锡、甘油三醋酸酯、剩余的聚碳酸酯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述石墨烯增韧聚酯材料。

实施例2

一种石墨烯增韧聚酯材料，它是由下述重量份的原料组成的：

聚碳酸酯200、二月桂酸二丁基锡1、硬脂酸钙5、甘油三醋酸酯8、环氧氯丙烷7、丙酮30、石墨烯分散液30。

所述石墨烯分散液是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯40、甲基吡咯烷酮2、丁二酸酐7、椰油酸二乙醇酰胺3、十二烷基伯胺6。

所述石墨烯分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取氧化石墨烯，加入到其重量8倍的氯仿中，送入到温度为60℃的恒温水浴中，加入丁二酸酐，保温搅拌3小时，得氯仿溶液；

（2）取十二烷基伯胺，加入到上述氯仿溶液中，在75℃下保温搅拌40分钟，蒸馏除去氯仿，得改性石墨烯；

（3）取上述改性石墨烯，与椰油酸二乙醇酰胺混合，加入到混合料重量17倍的去离子水中，超声9分钟，加入甲基吡咯烷酮，搅拌均匀，即得所述石墨烯分散液。

一种石墨烯增韧聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取聚碳酸酯重量的6-10%，与硬脂酸钙混合，在100℃下预热30分钟，得预混料；

（2）取环氧氯丙烷，加入到丙酮中，搅拌均匀，加入上述预混料，搅拌1-2小时，得环氧溶液；

（3）取上述环氧溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，升高温度为169℃，保温搅拌130分钟，抽滤，得石墨烯改性聚酯；

（4）取上述石墨烯改性聚酯，与二月桂酸二丁基锡、甘油三醋酸酯、剩余的聚碳酸酯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述石墨烯增韧聚酯材料。

实施例1的石墨烯增韧聚酯材料：

根据ASTM D638/ISO 527进行拉伸强度测试：

结果为93Mpa；

进行断裂伸长率测试：

结果为124%；进行拉伸模量测试：

结果为2468Mpa；

根据ASTM D790/ISO 178进行弯曲强度测试：

结果为138Mpa；

根据ASTM D785进行硬度测试：

结果为洛氏硬度：127。

实施例2的石墨烯增韧聚酯材料：

根据ASTM D638/ISO 527进行拉伸强度测试：

结果为98Mpa；

进行断裂伸长率测试：

结果为127%；进行拉伸模量测试：

结果为2483Mpa；

根据ASTM D790/ISO 178进行弯曲强度测试：

结果为135Mpa；

根据ASTM D785进行硬度测试：

结果为洛氏硬度：130。

Claims (4)

1.一种石墨烯增韧聚酯材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

聚碳酸酯180-200、二月桂酸二丁基锡0.7-1、硬脂酸钙3-5、甘油三醋酸酯6.5-8、环氧氯丙烷5-7、丙酮27-30、石墨烯分散液20-30。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增韧聚酯材料，其特征在于，所述石墨烯分散液是由下述重量份的原料组成的：

氧化石墨烯30-40、甲基吡咯烷酮1-2、丁二酸酐5-7、椰油酸二乙醇酰胺1-3、十二烷基伯胺4-6。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯增韧聚酯材料，其特征在于，所述石墨烯分散液的制备方法，包括以下步骤：

（1）取氧化石墨烯，加入到其重量6-8倍的氯仿中，送入到温度为55-60℃的恒温水浴中，加入丁二酸酐，保温搅拌2-3小时，得氯仿溶液；

（2）取十二烷基伯胺，加入到上述氯仿溶液中，在70-75℃下保温搅拌30-40分钟，蒸馏除去氯仿，得改性石墨烯；

（3）取上述改性石墨烯，与椰油酸二乙醇酰胺混合，加入到混合料重量10-17倍的去离子水中，超声4-9分钟，加入甲基吡咯烷酮，搅拌均匀，即得所述石墨烯分散液。

4.一种如权利要求1所述石墨烯增韧聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取聚碳酸酯重量的6-10%，与硬脂酸钙混合，在90-100℃下预热20-30分钟，得预混料；

（2）取环氧氯丙烷，加入到丙酮中，搅拌均匀，加入上述预混料，搅拌1-2小时，得环氧溶液；

（3）取上述环氧溶液、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，升高温度为150-169℃，保温搅拌100-130分钟，抽滤，得石墨烯改性聚酯；

（4）取上述石墨烯改性聚酯，与二月桂酸二丁基锡、甘油三醋酸酯、剩余的聚碳酸酯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述石墨烯增韧聚酯材料。