[发明专利]一种石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材及制备方法

说明书

本发明涉及聚碳酸酯技术领域，且公开了一种石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材的制备方法，氨基化石墨烯可以与偏苯三酸酐反应，得到多羧基化石墨烯，其与端羟基聚硅氧烷反应，得到聚硅氧烷改性石墨烯，将其与聚碳酸酯共混，得到石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材，端羟基聚硅氧烷末端为参与反应的羟基可以与聚碳酸酯末端羟基形成分子间氢键，因此其彼此之间具有良好的界面相容性，并形成稳定的交联网络，进而改善了石墨烯在聚碳酸酯基体中的分散性，石墨烯和聚硅氧烷可以吸收和分散应力，同时增强其吸收塑性形变功的能力，进一步增强了复合板材的韧性，从而有效地拓展了复合聚碳酸酯板材的应用范围。

技术领域

本发明涉及聚碳酸酯技术领域，具体为一种石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材及制备方法。

背景技术

聚碳酸酯是一种重要的工程塑料，在汽车零件、塑料光纤和通信工具等领域中具有广泛的应用，而以聚碳酸酯为基体制备的聚碳酸酯板材具有良好的透光性、耐紫外辐射和优异的加工性能，使得其比建筑行业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势，因此逐渐在建筑行业崭露头角，虽然聚碳酸酯的综合性能优异，但是其结构中大量的芳环结构使得其韧性较差，拉伸强度和弯曲强度等性能较差，极大的限制了聚碳酸酯在建筑行业的应用，因此需要对其进行改性，通过无机纳米材料填充是近年来相对经济高效的改性方法，从而可以通过结合无机纳米材料的优势，增强聚碳酸酯的力学等综合能，进一步拓展其应用范围。

石墨烯近年来得到了十分广发的研究，将其作为功能性添加剂，填充到有机高分子材料基体中，通过结合石墨烯的优异性能，形成综合性能优异的复合型材料，更是成为近年来的研究热点，CN112094491A等中国专利中公开了一种石墨烯/聚碳酸酯复合材料的制备方法，通过将石墨烯共混添加进聚碳酸酯基体中，形成性能优异的复合材料，但是多数这类专利都没有对石墨烯进行改性，忽视了石墨烯容易在有机高分子材料基体中发生团聚的问题，同时也没有对其进行改性，导致实际上的改性效果并不明显，因此需要对石墨烯进行改性，石墨烯经氧化后，表面富含羧基等含氧官能团，通过这些含氧官能团与乙二胺等进行反应，将得到的氨基化石墨烯进一步与功能性分子进行化学键合，一方面可以改善石墨烯的分散性问题，另一方面也可以增强石墨烯的功能性，为其进一步的应用提供便利。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材及制备方法，解决了聚碳酸酯板材弯曲强度和拉伸强度等性能较差的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材，所述制备方法包括以下步骤：

（1）向反应器中加入质量比为650-1500:10:25-60:2-6的N,N-二甲基甲酰胺溶剂、氧化石墨烯、二乙烯三胺和二环己基碳二亚胺，混合均匀后在油浴锅中以110-130℃反应24-48h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到氨基化石墨烯；

（2）向反应器中加入四氢呋喃溶剂和氨基化石墨烯，超声分散均匀后，继续加入偏苯三甲酸酐，混合均匀后转移至油浴锅中，在15-35℃下恒温搅拌反应6-18h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到多羧基化石墨烯；

（3）向反应器中加入甲苯溶剂和多羧基化石墨烯，超声分散20-40min后，继续加入端羟基聚硅氧烷和催化剂，混合均匀后转移至油浴锅中进行反应，反应结束后抽滤、洗涤并干燥，得到端羟基聚硅氧烷改性石墨烯；

（4）向高速搅拌机中加入聚碳酸酯、端羟基聚硅氧烷改性石墨烯、2-6%的润滑剂液体石蜡和0.6-1.2%的抗氧化剂168，混合均匀后转移至双螺杆挤出机中进行造粒，再通过平板硫化机压板，得到石墨烯接枝聚硅氧烷改性聚碳酸酯板材。

优选的，所述步骤（2）中四氢呋喃溶剂、氨基化石墨烯和偏苯三甲酸酐的质量比为200-650:10:1.6-4。

优选的，所述步骤（3）中甲苯溶剂、多羧基化石墨烯、端羟基聚硅氧烷和催化剂的质量比为450-1000:10:12-30:0.6-2。