[发明专利]一种氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料和制法

说明书

本发明涉及改性聚乙烯膜技术领域，且公开了一种氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料，相对于纯聚乙烯膜材料，复合膜材料具有更强的机械性能与更优秀的阻抗性能，当外力作用在复合材料的表面时，氧化石墨烯成为应力集中体，提高复合材料的弹性模量，同时，接枝的方式进一步提升了复合材料内部应力的转移速率，并且通过接枝的方式，避免了氧化石墨烯在聚乙烯内部的团聚行为，接枝形成的化学键具有更高的界面力，极大提升了复合材料的断裂伸长率，氧化石墨烯均匀分布在聚乙烯内部后，氧气小分子无法直接的通过聚乙烯膜，同时通过接枝的方式，克服了氧化石墨烯与聚乙烯基体之间相容性差的问题。

技术领域

本发明涉及改性聚乙烯膜技术领域，具体为一种氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料和制法。

背景技术

聚乙烯是20世纪发展最迅速的塑料产品之一，也是使用最广泛的通用塑料，聚乙烯原料来源丰富，生产工艺简单，因此，制备成本低，且无毒，耐低温，耐腐蚀，化学稳定性好，室温下不溶于一般溶剂，吸水率低，电绝缘性能好，具有良好的化学稳定性和良好的绝缘性，被广泛应用于薄膜材料、管道、电缆绝缘等领域，到2018年，聚乙烯的产量已超过1亿吨，这表明世界对这种材料的需求很高，但不添加任何物质的纯聚合物可能无法满足日常需求，对聚合物的改性迫在眉睫，纳米复合材料是具有两种及两种以上成分的材料，其中任何一种及以上成分的尺寸均为纳米级，用以提高或克服传统聚合物复合材料的局限性，因此，通过添加一些添加剂能够改善诸如机械性能与阻抗等特性，制备出满足当今需求的复合材料。

石墨烯是碳的同素异形体，通常由结构为六边形晶格的牢固结合的碳原子组成，具有高模量和高比表面积，由于它是低成本材料而被广泛用于制备纳米复合材料，纳米填料能够以比微填料低的负荷显着改善任何材料的性能，当在聚合物中添加纳米填料时，填料在基体中的分散是纳米填料与基体之间不相容的结果，这是一个重要标准，当将纳米填料与聚合物一起添加时，由于纳米填料与基质之间的不相容性，两者之间的分散性往往不佳。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料和制法，解决了纯聚乙烯膜机械性能差，阻抗率低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料，所述氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料制备方法包括以下步骤：

(1)向氧化石墨烯水溶液中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行改性，得到环氧基氧化石墨烯；

(2)在氮气氛围下，将环氧基氧化石墨烯超声分散在二甲基亚砜中，再加入2-(2-吡啶基二硫基)乙胺盐酸盐进行开环反应，待反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到吡啶基二硫基氧化石墨烯；

(3)将叔丁基水杨醛与环戊胺在乙醇中进行反应，除去溶剂后，与正丁基锂溶于乙醚中进行反应，之后再加入四氯化锆与四氢呋喃继续进行反应，得到双[N-(3-叔丁基水杨醛)环戊胺]二氯化锆；

(4)向充满乙烯的容器中加入甲苯，然后再加入甲基铝氧烷和双[N-(3-叔丁基水杨醛)环戊胺]二氯化锆进行反应，得到双键单封端聚乙烯；

(5)将双键单封端聚乙烯，1,2-乙二硫醇和1,1’-偶氮双(环己烷甲腈)溶解在甲苯溶剂中，进行反应，得到单端巯基聚乙烯；

(6)将吡啶基二硫基氧化石墨烯超声分散在磷酸缓冲盐溶液中，然后添加单端巯基聚乙烯，进行硫醇偶联反应，待反应结束后，离心，洗涤，干燥，得到氧化石墨烯接枝聚乙烯；

(7)将氧化石墨烯接枝聚乙烯溶解在乙醇中，搅拌均匀，过滤干燥后，将产物进行预压，热压，冷却，得到氧化石墨烯接枝聚乙烯复合膜材料。

优选的，所述步骤(2)中环氧基氧化石墨烯与2-(2-吡啶基二硫基)乙胺盐酸盐之间的质量比为100:90-150。