[发明专利]一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体地涉及一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）,也称聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯，它的主链中含有易水解的酯键，且主链柔顺，是一种具有完全生物降解性能的半晶热塑性树脂，熔点114℃，结晶度在40~60%之间。它的性能介于聚乙烯和聚丙烯之间，可直接作为塑料加工。它具有良好的加工性能，可以在普通的设备上进行成型加工，也可以进行注塑、吹塑、吹膜、吸塑、层压、发泡、纺丝等成型加工。聚丁二酸丁二醇酯具有良好的生物可降解性能，可作为全生物可降解材料，应用于餐饮用具、日杂用品、农用材料、生物医用高分子材料等方面，也可以作为材料玩具、家电、日化、食品、药品的包装材料。

氧化石墨烯的制备首先是制备氧化石墨，先将石墨粉分散在强氧化性混合酸中，例如浓硝酸和浓硫酸，然后加入高锰酸钾或氯酸钾强等氧化剂得到氧化石墨，再经过超声处理得到氧化石墨烯。氧化石墨烯表面具有许多羟基、环氧基、羰基、羧基，含氧基团的存在使石墨烯易于分散在溶剂中，且使石墨烯功能化，易于和很多物质反应，使石墨烯氧化物成为制备石墨烯功能复合材料的基础。同时氧化石墨烯也具有优异的力学性能和导热性能，添加到材料中可以明显的提高复合材料的力学和导热性能。

因此，想要提高聚丁二酸丁二醇酯的力学性能和耐热性，以扩大其应用范围。

发明内容

本发明要解决的的第一个技术问题是提供一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料。

本发明要解决的的第二个技术问题是提供一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料，包括聚丁二酸丁二醇酯和氧化石墨烯，所述氧化石墨烯分散相尺度为5~50nm，重量份数比为聚丁二酸丁二醇酯：氧化石墨烯=100:0.1~10。

为解决上述技术问题，本发明提供一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯分散于水中，得到氧化石墨烯分散液；

（2）将氧化石墨烯分散液和丁二酸、丁二醇混合，搅拌，进行酯化反应；

（3）酯化反应完成后，将混合液使用钛系催化剂，进行缩聚反应，得到聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料。

所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.1mg/mL~10mg/mL。

所述酯化反应的反应温度为150~200℃。

所述酯化反应的反应时间为1~5h。

所述缩聚反应的反应温度为200~300℃。

所述缩聚反应的反应时间为2~5h。

所述混合液在真空度不大于100Pa条件下进行缩聚反应。

本发明的优点在于：

与现有技术相比，本发明首先将氧化石墨烯分散于水中，与丁二酸、丁二醇直接聚合反应，在石墨烯表面原位聚合聚丁二酸丁二醇酯，使氧化石墨烯均匀的分散于聚丁二酸丁二醇酯基体中，由于氧化石墨烯具有很好的力学性能和导热性，得到的聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料也具有良好的耐热性能、韧性、力学性能，它的拉伸强度、热分解温度、热变形温度均提高了。

附图说明

图1为本发明的制备方法的合成路线图。

图2为本发明使用的氧化石墨烯的原子力显微镜照片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明。

图1为本发明的制备方法的合成路线图。图2为本发明使用的氧化石墨烯的原子力显微镜照片。

实施例1

一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

首先将氧化石墨烯超声分散于去离子水中，配制成0.5mg/mL的氧化石墨烯胶体分散液；

将丁二酸、丁二醇、氧化石墨烯分散液同时加入到四口烧瓶中，进行预聚反应，反应温度为200℃，反应3个小时；

然后进行缩聚反应，加入钛系催化剂，真空度为40Pa，反应温度为250℃，反应3个小时，得到聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料，石墨烯质量分数为0.5%。

对得到的聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料进行性能测试，结果见表一。从表中可以看出，聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料的熔融指数、拉伸强度、断裂伸长率、热变形温度均高于单纯的聚丁二酸丁二醇酯。

实施例2

一种聚丁二酸丁二醇酯/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：