[发明专利]具有高抗氧性的聚烯烃复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有高抗氧性的聚烯烃复合材料及其制备方法，其特征在于：该复合材料的成分包括：聚烯烃和石墨烯接枝超级活性炭。本发明从聚烯烃热氧降解的机理角度来改善其抗氧性能，对聚烯烃与石墨烯接枝超级活性炭的复合进行了研究，该复合材料的起始热分解温度可以通过改变石墨烯接枝超级活性炭的含量调节；而且，本发明采用了熔融共混的方法，可以简单快速的制备出高抗氧性能的、含有石墨烯接枝超级活性炭的聚乙烯复合材料。

技术领域

本发明涉及有机化合物的合成改性、高分子复合材料的制备或配料的工艺过程，具体为一种具有高抗氧性的聚烯烃复合材料及其制备方法。

背景技术

聚烯烃材料,如聚乙烯(简称聚乙烯)由于其优异的力学性能、化学稳定性和易加工性等被广泛应用在生活的各个方面。但由于聚烯烃由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使其在运输、储存、加工、成型、使用等环境中十分容易发生热氧降解反应，从而破坏材料及制品的外观和性能，甚至可能导致材料整体失效。因此，提高聚烯烃的抗氧性能成为改善其综合性能并扩展其应用的必经之路，同时对于保护人民的生命财产安全也非常重要。

实际生产加工和使用过程中，聚乙烯材料及制品都是暴露在空气中的，其在空气中的热氧降解历程主要是：在空气(氧气)下，温度低于200℃受热时，聚乙烯链会发生脱氢反应形成烷基自由基，它很容易被氧化进一步形成过氧化烷基自由基。当温度处于200-250℃之间时，烷基自由基的氧化过程是可逆进行的；同时烷基自由基可以与氧气反应形成氢过氧化物烷基自由基。当温度进一步升高时，由于链末端自由基浓度增加，此时自由基β断裂、烷基自由基与氧气的加成反应以及聚合物链受热脱氢这三者之间存在竞争。当温度超过300℃时，碳-碳键开始无规断裂，聚乙烯大面积发生降解，质量损失进一步增加。所以聚乙烯的热氧化降解产物以酮类、酯类等羰基化合物和碳氢化合物为主。

基于以上分析，可以看出要想达到良好的抗氧效果，必须破坏聚乙烯的自由基链式热氧降解历程，一般可以通过物理途径和化学途径两种方法来达到。

物理途径可以在聚乙烯体系中构筑一个隔离层，隔绝热量和氧气向凝聚相的传递，同时也阻止高活性自由基的逸出，使其限制在凝聚相中形成活性低自由基，甚至使其变成惰性大分子链段，从而保护材料免于进一步的热氧化。形成物理隔离层的方式通常是向聚乙烯中添加难燃的、能够形成网络结构的添加剂，例如碳纳米管、石墨烯等纳米材料。

化学途径则是希望可以终止或阻碍自由基链反应的进行，改变聚合物的热氧降解历程，进而达到抗氧效果。基于对聚乙烯热氧降解历程的分析，可以看出其热氧化降解过程中会产生大量高活性的自由基，这些自由基会加速热氧降解过程的进行。因此，想要达到良好的抗氧效果，必须降低聚乙烯热降解过程中自由基，特别是高活性不稳定的自由基的浓度，终止或阻碍自由基链反应的进行。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明采用石墨烯接枝超级活性炭作为聚乙烯的抗氧添加剂，提供一种具有高抗氧性能的聚烯烃复合材料及其制备方法，用于改善聚乙烯的抗氧能力，有利于提高聚乙烯在成型加工和使用过程中的热氧稳定性。

本发明采用的技术方案为：一种具有高抗氧性能的聚烯烃复合材料，该复合材料的成分包括:聚烯烃和石墨烯接枝超级活性炭。

本发明上述的聚烯烃可以是聚乙烯或者聚丙烯。

优选的，本发明的聚烯烃为聚乙烯。

作为优选，本发明具有高抗氧性能的聚烯烃复合材料，该复合材料由以下重量百分比的各组分组成：

聚乙烯：95-99.95重量份,

石墨烯接枝超级活性炭：0.05-5重量份。

作为进一步的优选，本发明具有高抗氧性能的聚烯烃聚乙烯复合材料，该复合材料由以下重量百分比的各组分组成：

聚乙烯：97.5-99.5重量份,