CN113754909A - 一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜及制法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚乳酸薄膜技术领域，且公开了一种石墨烯‑天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，甲基丙烯酸缩水甘油酯与天然橡胶在引发剂作用下共聚，得到橡胶共聚物，其与氨基化石墨烯反应，得到橡胶共聚物改性石墨烯，其与4‑羟基哌啶反应，产物进一步与亚磷酸二苄酯反应，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚乳酸有着良好的相容性，有利于石墨烯的分散，石墨烯可以吸收和分散应力，天然橡胶具有良好的柔顺性，增强了聚乳酸薄膜吸收塑性形变功的能力，此外，石墨烯可以形成物理阻隔层，磷酸二苄酯基团可以促进聚乳酸基体成炭，从而进一步提高了聚乳酸薄膜的阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及聚乳酸薄膜技术领域，具体为一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜及制法。
背景技术
薄膜是一种主要由塑料、胶黏剂、橡胶或者其他材料制备而成的薄且软的透明薄片，按用途来分可以将薄膜分为光学薄膜、超导薄膜、聚脂薄膜、尼龙薄膜、塑料薄膜等，而塑料薄膜在饮料包装、速冻食品包装、快餐食品包装等食品包装领域应用广泛，与人类的生活息息相关，在众多的塑料薄膜中，聚乳酸薄膜具有生物降解性，不会对环境造成污染，因此得到了广泛的研究，但是聚乳酸薄膜也有着阻燃性差、拉伸强度和冲击强度低等缺点，用作薄膜时往往难以承受重物，因此需要对传统的聚乳酸薄膜进行改性，研究发现，在聚乳酸基体中添加碳纳米管、石墨烯等具有超强性能的无机纳米材料，或者是与具有增强增韧效果的聚乙二醇、天然橡胶等有机高分子材料进行共混，可以有效地提高聚乳酸基体的力学、机械、阻燃等综合性能，从而进一步拓展聚乳酸薄膜的应用领域。
石墨烯是一种性能十分优异的无机纳米材料，一经发现就引起了全世界范围内的轰动，质轻、强度、导电导热性能等性能都十分强大，因此在军工、骑车、航空航天等重工业都有着一定的应用，随着研究的不断深入，石墨烯的功能被进一步开发，在当前有机-无机杂化材料飞速发展的现代，石墨烯也逐渐被用于有机高分子材料的填充物领域中，但是石墨烯十分容易团聚，添加量较多时容易在有机高分子材料中团聚，因此需要对石墨烯进行改性，石墨烯经过氧化后，表面会含有羟基、羧基等活性官能团，通过这些活性官能团进一步引入具有增强增韧效果的聚乙烯醇、天然橡胶等有机高分子，或者是引入DOPO、亚磷酸二苄酯等阻燃功能性小分子，通过综合石墨烯、有机高分子和功能性小分子的综合性能，来改善石墨烯作为功能性添加剂的缺陷，并进一步提高石墨烯的应用范围。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜及制法，解决了传统的聚乳酸薄膜力学性能和阻燃性能较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，所述石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜的制法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至40-60℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度进行聚合反应，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，升高温度进行开环反应，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:2-4的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以50-70℃中进行开环反应2-6h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，升高温度进行磷酸酯化反应，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至40-60℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
优选的，所述步骤(1)中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:15-35:2-4。
优选的，所述步骤(1)中聚合反应的温度为70-90℃，在氮气氛围中恒温搅拌进行反应4-10h。
优选的，所述步骤(2)中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:200-550。
优选的，所述步骤(2)中开环反应的温度为110-130℃，在氮气氛围中恒温搅拌进行反应10-20h。
优选的，所述步骤(3)中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:5-12:10-25:15-40。
优选的，所述步骤(3)中磷酸酯化反应的温度为30-50℃，在氮气氛围中搅拌反应10-20h。
优选的，所述步骤(4)中聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯的质量比为100:0.5-4。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：
该一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，在引发剂过氧化苯甲酰的作用下，甲基丙烯酸缩水甘油酯中的烯基与天然橡胶进行接枝共聚，得到了丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，而氨基化石墨烯表面的氨基可以与部分丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物中的环氧基团发生开环反应，从而在石墨烯表面原位接枝了天然橡胶，得到了缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，4-羟基哌啶中的仲氨基可以与缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯中剩余的环氧基团发生开环反应，产物进一步与亚磷酸二苄酯中的P-H发生磷酸酯化反应，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，通过共价键合的方式，在石墨烯表面原位接枝了氨基、天然橡胶、丙烯酸缩水甘油酯以及亚磷酸二苄酯等有机分子，大大提高了石墨烯的功能性，从而可以达到在有机高分子材料中添加少量石墨烯就能大幅度改善自身性能的效果。
该一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，在制备聚乳酸薄膜的过程中加入磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，再经过自动涂膜机制膜，最终得到了石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，天然橡胶分子链中接枝的甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚乳酸有着良好的相容性，从而与聚乳酸形成相互缠绕的交联网络，有效地促进了石墨烯在聚乳酸基体中的分散，一定程度上避免了石墨烯的团聚问题，并使得石墨烯成为聚乳酸分子链中的物理交联点，当复合聚乳酸薄膜受到外力作用时，石墨烯通过自身的高强度，将应力吸收，同时通过物理交联点将剩余的应力转移到天然橡胶和聚乳酸分子链中，从而提高了复合聚乳酸薄膜承受应力的能力，另外，接枝在石墨烯表面的天然橡胶具有优异的韧性，其分子结构中的聚异戊二醇长链能够给聚乳酸基体带来良好的柔顺性，增强了聚乳酸薄膜吸收塑性形变功的能力，进一步提高了聚乳酸薄膜的拉伸强度、冲击强度等力学性能，同时天然橡胶也具有一定的生物相容性和可降解性，不会对环境造成污染，不会影响聚乳酸薄膜的生物降解性，此外，当聚乳酸薄膜发生燃烧时，石墨烯通过自身超高的比表面积，在聚乳酸基体内部形成物理阻隔层，对聚乳酸基体内部进行保护，同时，石墨烯表面接枝的磷酸二苄酯基团和4-羟基哌啶形成N-P协效阻燃剂，促进聚乳酸基体成炭的同时，也能降低基体周围的氧气浓度，从而进一步提高了聚乳酸薄膜的阻燃性能。
附图说明
图1是甲基丙烯酸缩水甘油酯和天然橡胶的反应机理图。
图2是氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的反应机理图。
图3是缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶和亚磷酸二苄酯的反应机理图。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，制备方法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至40-60℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:15-35:2-4，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70-90℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应4-10h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:200-550，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以110-130℃恒温搅拌进行反应10-20h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:2-4的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以50-70℃中进行开环反应2-6h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:5-12:10-25:15-40，在氮气氛围中以30-50℃恒温搅拌进行反应10-20h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:0.5-4的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至40-60℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
实施例1
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至40℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:15:2，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应4h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:200，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以110℃恒温搅拌进行反应10h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:2的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以50℃中进行开环反应2h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:5:10:15，在氮气氛围中以30℃恒温搅拌进行反应10h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:0.5的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至40℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
实施例2
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至45℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:22:2.6，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至75℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应5h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:320，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以115℃恒温搅拌进行反应12h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:3的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以55℃中进行开环反应3h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:7:15:32，在氮气氛围中以35℃恒温搅拌进行反应12h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:1.6的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至45℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
实施例3
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至50℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:28:3.4，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至80℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应8h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:440，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以120℃恒温搅拌进行反应16h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:3的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以60℃中进行开环反应5h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:9:20:32，在氮气氛围中以40℃恒温搅拌进行反应16h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:2.8的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至50℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
实施例4
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至60℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:35:4，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至90℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应10h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:550，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以130℃恒温搅拌进行反应20h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:4的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以70℃中进行开环反应6h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:12:25:40，在氮气氛围中以50℃恒温搅拌进行反应20h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:4的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至60℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
对比例1
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至40℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:8:1.4，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至70℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应2h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:80，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以110℃恒温搅拌进行反应8h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:2的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以50℃中进行开环反应1h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:3:5:8，在氮气氛围中以30℃恒温搅拌进行反应8h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:0.1的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至40℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
对比例2
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至60℃，搅拌混合均匀后，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，其中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:42:4.6，搅拌均匀后转移至油浴锅中，升高温度至90℃，在氮气氛围中恒温搅拌反应12h，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向三口瓶中加入甲苯溶剂、氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，其中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:670，搅拌均匀后，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以130℃恒温搅拌进行反应22h，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向三口瓶中加入体积比为10:4的甲苯和二氯甲烷混合溶剂、缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以70℃中进行开环反应8h，反应结束后向体系中继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，其中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:14:30:46，在氮气氛围中以50℃恒温搅拌进行反应25h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向反应器中加入三氯甲烷溶剂、质量比为100:5.2的聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至60℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
将石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜剪裁成10mm×8mm的长方形，使用XLW(PC)-500N薄膜拉伸强度试验机测试石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度(MPa) | 26.4 | 34.9 | 31.7 | 27.0 | 15.2 | 20.5 |
| 断裂伸长率(％) | 54.9 | 72.5 | 81.2 | 69.4 | 25.0 | 45.1 |
使用BXT-XBL-50冲击强度测定仪测试石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜的冲击强度。
将石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜放入CITYAO2极限氧指数测试仪中，通入空气，待气体稳定后，从顶端开始点燃，待其燃烧一半时测量氧气浓度，计算极限氧指数
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 极限氧指数(％) | 26.0 | 30.8 | 33.4 | 28.7 | 18.1 | 21.3 |
Claims (8)
1.一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜的制法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入天然橡胶，升高温度至40-60℃，搅拌混合均匀后，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰，转移至油浴锅中，升高温度进行聚合反应，产物冷却后过滤、洗涤并干燥，得到丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物；
(2)向甲苯溶剂中加入氨基化石墨烯，超声分散均匀后，加入丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物，转移至油浴锅中，升高温度进行开环反应，产物离心、洗涤并干燥，得到缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯；
(3)向体积比为10:2-4的甲苯和二氯甲烷混合溶剂中加入缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯，超声分散均匀，加入4-羟基哌啶，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以50-70℃中进行开环反应2-6h，继续加入亚磷酸二苄酯的四氯化碳溶液和三乙胺，升高温度进行磷酸酯化反应，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯；
(4)向三氯甲烷溶剂中加入聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯，加热至40-60℃，超声搅拌至溶解成均一的混合液，转移至自动涂膜机中进行涂膜，制备得到石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(1)中天然橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰的质量比为100:15-35:2-4。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(1)中聚合反应的温度为70-90℃，在氮气氛围中恒温搅拌进行反应4-10h。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(2)中氨基化石墨烯和丙烯酸缩水甘油酯-橡胶共聚物的质量比为100:200-550。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(2)中开环反应的温度为110-130℃，在氮气氛围中恒温搅拌进行反应10-20h。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(3)中缩水甘油酯-橡胶共聚物改性石墨烯、4-羟基哌啶、亚磷酸二苄酯和三乙胺的质量比为100:5-12:10-25:15-40。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(3)中磷酸酯化反应的温度为30-50℃，在氮气氛围中搅拌反应10-20h。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯-天然橡胶复合增韧改性聚乳酸薄膜，其特征在于：所述步骤(4)中聚乳酸和磷酸二苄酯基橡胶改性石墨烯的质量比为100:0.5-4。
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