[发明专利]一种己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域。更具体地，涉及一种己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着塑料的广泛使用，遗弃在环境中的不可降解塑料给环境造成了严重的污染。己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯是一种新型的可生物降解塑料。兼有聚己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能。它具有良好的加工性能，可以进行注塑，注塑，吹膜，发泡等成型加工。由于其具有良好的可生物降解性能和优良的成膜性能在农用地膜，食品药品包装膜等领域具有非常潜在的应用价值。通用的塑料包装材料的阻隔性能难以满足实际要求，容易引起食品以及药品的腐败变质。因此，提高包装材料的阻隔性能具有非常重要。氧化石墨烯是石墨经过氧化剥离得到的二维纳米片层结构材料，它表面具有丰富的官能团结构，由于其具有巨大的比表面积，优异的力学性能，是制备聚合物复合材料的理想填料。目前存在的主要问题是氧化石墨烯容易团聚，很难分散。如何将氧化石墨烯均一的分散到聚合物基体中是制备聚合物/氧化石墨烯复合材料面临的主要问题。因此，研发新的制备方法非常重要。

中国专利CN102115566A使用了一种能够同时氧化石墨烯和聚合物的溶剂制备复合薄膜，但是能够同是溶解氧化石墨烯和聚合物的可选择溶剂非常有限，因此该方法存在很强的局限性。此外，通过该方法流延成膜存在着溶剂难以挥发等缺点。

中国专利CN102827315A公开了一种氧化石墨烯/聚苯乙烯的制备方法，该方法只适用于能进行自由基聚合的单体，不适用与缩聚反应得到的聚合物，应用范围有限，不适用于聚酯。

中国专利CN102199303A公开了一种气-液界面自组装的氧化石墨烯/聚合物复合薄膜，该方法的缺点在于无法大量生产，产品质量不稳定，薄膜形态无法控制等缺点。

而己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法未见报道。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯高阻隔复合材料。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯高阻隔复合材料的制备方法，该制备方法简单易行，适合大规模生产。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料，所述复合材料包括己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯和氧化石墨烯，所述氧化石墨烯分散于己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯中；

所述己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯数均分子量为10000-150000；

所述氧化石墨烯的重量分数为0.01-1%；所述氧化石墨烯的厚度为0.8-10nm。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯分散在极性溶剂中，得到棕黄色透亮的氧化石墨烯分散液；

（2）将己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯溶解到良溶剂A中，得到己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯的溶液；所述良溶剂是指在25℃的条件下溶解度大于2mg/mL。

（3）搅拌的同时将氧化石墨烯分散液加入到己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯的溶液中得到混合液；

（4）将混合液倒入到己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯的不良溶剂B中得到己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料的沉淀物；所述不良溶剂是指在25℃的条件下溶解度小于0.2mg/mL。

（5）将步骤（4）得到的沉淀物过滤，干燥，得到己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料。

优选地，可将得到的干燥的己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯/氧化石墨烯复合材料制成薄膜。更优选地，所述制成薄膜是通过吹塑，流延，压制的方法制成薄膜。

优选地，步骤（1）所述分散包括采用超声分散或搅拌；所述分散时间为1-4小时。

优选地，步骤（1）所述极性溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮，N-乙基吡咯烷酮，乙二醇或水；所述氧化石墨烯分散液浓度为0.001-2mg/mL。

优选地，步骤（2）所述己二酸-对苯二甲酸-丁二醇三元共聚酯由己二酸、对苯二甲酸和丁二醇通过缩聚制得；所述己二酸与对苯二甲酸的摩尔份数比为1.5-4:1。