[发明专利]一种石墨烯-发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法，通过将预混的发泡剂和氧化石墨烯微球加入聚对苯二甲酸乙二醇酯中混合均匀，经过第一步低温发泡后，聚对苯二甲酸乙二醇酯内部形成孔洞，氧化石墨烯微球分布于孔洞内部，再经第二步发泡后，发泡剂进一步分解使得孔洞得以继续生长，而孔洞内的氧化石墨烯微球发生膨胀并还原，逐渐充满孔洞，最终得到多孔石墨烯填充的发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。石墨烯填充于聚对苯二甲酸乙二醇酯孔洞中，起到支撑的作用，大大增强发泡材料的强度和弹性，并能提高材料的耐电晕性能，得到差异化发泡材料。本方法简单易行，氧化石墨烯的加入对原有制备工艺无影响，在提升材料基础性能之余可赋予材料新的功能，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种石墨烯-发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得，广泛应用于涤纶聚酯纤维、影像基片、聚酯瓶、电气零部件等方面，近年来在泡沫材料领域也显示出广泛的应用前景。聚对苯二甲酸乙二醇酯是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但是耐电晕性较差，耐热水性及耐碱性也差，这样就会直接影响产品的使用寿命。

石墨烯是一种具有单原子层厚度的二维碳材料，具有低密度、极高的力学强度、热导率和电导率和优良的耐腐蚀性，并且与高分子材料的亲和性好，可作为高分子材料的增强体使用。在极低的添加量下(低于1％)就能显著提升材料的各项性能指标，具有广阔的市场前景。

本发明利用氧化石墨烯微球的热不稳定性，将氧化石墨烯微球和发泡剂预先共混，再加入聚对苯二甲酸乙二醇酯和其它助剂的混合体系中。在第一段发泡时，发泡剂先分解出气体在聚对苯二甲酸乙二醇酯中形成孔洞，而氧化石墨烯微球则留在这些孔洞中。在温度进一步提升后，一方面发泡剂完全分解，促使孔洞生长扩大，另一方面氧化石墨烯片表面的含氧集团分解，使得氧化石墨烯微球发生体积膨胀，从而逐渐填充进聚对苯二甲酸乙二醇酯的孔洞中，形成支撑网络结构，提高熔体强度，防止泡孔破裂。最终使得复合材料的力学性能显著提升，并且由于石墨烯的存在，使得复合泡沫对光、热的稳定性得到一定程度的提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种石墨烯-发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种石墨烯-发泡聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过雾化干燥法将尺寸为1～50微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3～6。

(2)将步骤(1)得到的1～10质量份氧化石墨烯微球与2～4质量份发泡剂混合均匀。

(3)将100质量份聚对苯二甲酸乙二醇酯和0.2～0.6份硬脂酸，0.3～1份过氧化二异丙苯，0.6～1份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为150～200℃。

(4)将步骤(3)的产物与步骤(2)的产物一起加入密炼机，在100～110℃密炼。

(5)将步骤(4)得到的产物加入模具，在110～135℃下发泡3～10分钟，升温至136～200℃发泡5～20分钟。

进一步地，所述步骤(1)的雾化干燥温度为130～200℃。

进一步地，所述步骤(2)的发泡剂为AC发泡剂，分解温度为130～140℃。

本发明的有益效果在于：