一種塑料增韌分散劑的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種塑料增韌分散劑的制備方法及其應(yīng)用。采用氧化石墨烯、端羧基超支化聚酯為主要原料，制備一種塑料增韌分散劑，利用氧化石墨烯較為活躍的反應(yīng)性及其界面活性功能，采用活性高、粘度低分散性好端羧基超支化聚酯進(jìn)行接枝，改性氧化石墨烯表面，使其具有更好的有機(jī)溶劑溶解分散性，同時(shí)其通過氫鍵與塑料復(fù)合材料形成化學(xué)鍵，錨固橋接塑料樹脂及其各個(gè)組分，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能及其他性能得到大的提高。本發(fā)明制備塑料增韌分散劑所用的設(shè)備、方法簡(jiǎn)單，成不低，易于大規(guī)模推廣，所制得的塑料增韌分散劑的添加量小，改性方法方便，改善塑料類復(fù)合材料的力學(xué)性能、加工性能和熱性能等有較為明顯的效果。
【專利說明】一種塑料增韌分散劑的制備方法及其應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于塑料助劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種塑料增韌分散劑的制備方法及其應(yīng)用。該塑料增韌分散劑可用于增韌改性塑料、改善塑料樹脂與其各種填料之間的界面相容性，最終改善塑料類復(fù)合材料制品的力學(xué)性能、熱性能、外觀等。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化石墨烯薄片是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時(shí)在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米，因此，其結(jié)構(gòu)跨越了一般化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長(zhǎng)久以來被視為親水性物質(zhì)，因?yàn)槠湓谒芯哂袃?yōu)越的分散性，但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化石墨烯實(shí)際上具有兩親性，從石墨烯薄片邊緣到中央呈現(xiàn)親水至疏水的性質(zhì)分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的倉(cāng)tfi。
[0003]超支化聚合物(Hyperbranched polymers)是一種高度支化、有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，具有粘度低、高溶解性、不易結(jié)晶、分子間不易纏繞、大量的末端官能團(tuán)以及強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性等特點(diǎn)。當(dāng)前超支化聚酯應(yīng)用比較成功的主要是在聚合物的共混改性、復(fù)合材料的增韌劑以及涂料方面，在光學(xué)材料、離子表面改性、納米材料、醫(yī)藥材料等方面的應(yīng)用已經(jīng)引起了越來越多的高分子材料研究者的關(guān)注，也是超支化聚酯未來應(yīng)用的重點(diǎn)方向。
[0004]本發(fā)明擬采用氧化石墨烯、端羧基超支化聚酯為主要原料，制備一種塑料增韌分散劑，利用氧化石墨烯較為活躍的反應(yīng)性及其界面活性功能，采用活性高、粘度低分散性好端羧基超支化聚酯進(jìn)行 接枝，改性氧化石墨烯表面，使其具有更好的有機(jī)溶劑溶解分散性，同時(shí)其通過氫鍵與塑料復(fù)合材料形成化學(xué)鍵，錨固橋接塑料樹脂及其各個(gè)組分，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能及其他性能得到大的提高。本發(fā)明的這個(gè)思路未見文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種塑料增韌分散劑的制備方法及其應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明的塑料增韌分散劑的制備方法具體步驟為:
將100飛00質(zhì)量份的甲苯加入三口反應(yīng)器中，接著加入5~50質(zhì)量份的端羧基超支化聚酯，攪拌速率設(shè)置為10(T1000轉(zhuǎn)/分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，慢慢滴入3~20質(zhì)量份的氯化亞砜，升溫至4(T95°C，反應(yīng)4~12小時(shí)，完成端羧基超支化聚酯的酰氯化后，冷卻至常溫，然后加A 3^10質(zhì)量份的氧化石墨烯，再開啟超聲波攪拌，超聲頻率設(shè)置為30(T3000赫茲，超聲分散I飛小時(shí)，然后再加入0.3^2質(zhì)量份的吡啶，以20(T2000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速率攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，100^150°C回流反應(yīng)2飛小時(shí)，讓氧化石墨烯上的羥基與酰氯超支化聚酯反應(yīng)完畢，將甲苯、多余的氯化亞砜蒸餾冷凝排除后，最終反應(yīng)器中剩余的灰黃色半透明液體即為塑料增韌分散劑。
[0007]所述氧化石墨烯為天然鱗片石墨采用Humers法所制得。[0008]所述端羧基超支化聚酯為C201端羧基超支化聚酯、C202端羧基超支化聚酯、C203端羧基超支化聚酯和C204端羧基超支化聚酯中的一種或者多種。
[0009]本發(fā)明方法制備的塑料增韌分散劑應(yīng)用于改善塑料復(fù)合材料的力學(xué)性能、加工性能及填料分散情況。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
(I)本發(fā)明制備塑料增韌分散劑所用的設(shè)備、方法簡(jiǎn)單，成不低，易于大規(guī)模推廣。
[0011](2)本發(fā)明所制得的塑料增韌分散劑的添加量小，改性方法方便，改善塑料類復(fù)合材料的力學(xué)性能、加工性能和熱性能等有較為明顯的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:
本實(shí)施例的主要原料是氧化石墨烯(采用Humers法自制)、C204端羧基超支化聚酯(工業(yè)級(jí))、氯化亞砜(工業(yè)級(jí))、甲苯(工業(yè)級(jí))和吡啶(工業(yè)級(jí))。
[0013]本實(shí)施例制備塑料增韌分散劑的具體步驟為:
將45千克甲苯加入100升三口反應(yīng)釜中，接著加入5千克C204端羧基超支化聚酯，攪拌速率設(shè)置為600轉(zhuǎn)/分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，慢慢滴入0.5千克氯化亞砜，升溫至80°C，反應(yīng)6小時(shí)，完成端羧基超支化聚酯的酰氯化后，冷卻至常溫，然后加入0.5千克氧化石墨烯，再開啟超聲波攪拌，超聲頻 率設(shè)置為2000赫茲，超聲分散4小時(shí)，然后再加入0.2千克吡啶，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速率攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，135°C回流反應(yīng)5小時(shí)，讓氧化石墨烯上的羥基與酰氯超支化聚酯反應(yīng)完 畢，將甲苯、多余的氯化亞砜蒸餾冷凝排除后，最終反應(yīng)器中剩余的灰黃色半透明液體即為塑料增韌分散劑。
[0014]本實(shí)施例所制得的塑料增韌分散劑的應(yīng)用:
本實(shí)施例所制得的塑料增韌分散劑用于改性PVC/碳酸鈣復(fù)合材料，添加總量的1%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，PVC/碳酸鈣復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高56%，彎曲強(qiáng)度提高44%，熱性能提高20%，外觀光滑統(tǒng)一，各項(xiàng)性能效果大大優(yōu)異于原配方產(chǎn)品。
[0015]實(shí)施例2:
本實(shí)施例的主要原料是氧化石墨烯(采用Humers法自制)、C204端羧基超支化聚酯(工業(yè)級(jí))、C203端羧基超支化聚酯(工業(yè)級(jí))、氯化亞砜(工業(yè)級(jí))、甲苯(工業(yè)級(jí))和吡啶(工業(yè)級(jí))。
[0016]本實(shí)施例制備塑料增韌分散劑的具體步驟為:
將40千克甲苯加入100升三口反應(yīng)釜中，接著加入2千克C204端羧基超支化聚酯和2千克C203端羧基超支化聚酯，攪拌速率設(shè)置為800轉(zhuǎn)/分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，慢慢滴入0.6千克氯化亞砜，升溫至85°C，反應(yīng)5小時(shí)，完成端羧基超支化聚酯的酰氯化后，冷卻至常溫，然后加入0.7千克氧化石墨烯，再開啟超聲波攪拌，超聲頻率設(shè)置為2300赫茲，超聲分散5小時(shí)，然后再加入0.3千克吡啶，以1400轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速率攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，145°C回流反應(yīng)3小時(shí)，讓氧化石墨烯上的羥基與酰氯超支化聚酯反應(yīng)完畢，將甲苯、多余的氯化亞砜蒸餾冷凝排除后，最終反應(yīng)器中剩余的灰黃色半透明液體即為塑料增韌分散劑。
[0017]本實(shí)施例所制得的塑料增韌分散劑的應(yīng)用:
本實(shí)施例所制得的塑料增韌分散劑用于改性PVC/碳酸鈣復(fù)合材料，添加總量的1%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，PVC/碳酸鈣復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高66%，彎曲強(qiáng)度提高45%，熱性能提高26%，外觀光滑統(tǒng)一，各項(xiàng)性能效果大大優(yōu)`異于原配方產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種塑料增韌分散劑的制備方法，其特征在于具體步驟為: 將100-500質(zhì)量份的甲苯加入三口反應(yīng)器中，接著加入5~50質(zhì)量份的端羧基超支化聚酯，攪拌速率設(shè)置為10(T1000轉(zhuǎn)/分鐘，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，慢慢滴入3~20質(zhì)量份的氯化亞砜，升溫至4(T95°C，反應(yīng)4~12小時(shí)，完成端羧基超支化聚酯的酰氯化后，冷卻至常溫，然后加A 3^10質(zhì)量份的氧化石墨烯，再開啟超聲波攪拌，超聲頻率設(shè)置為30(T3000赫茲，超聲分散f 5小時(shí)，然后再加入0.3^2質(zhì)量份的吡啶，以20(T2000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速率攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，100^150°C回流反應(yīng)2飛小時(shí)，讓氧化石墨烯上的羥基與酰氯超支化聚酯反應(yīng)完畢，將甲苯、多余的氯化亞砜蒸餾冷凝排除后，最終反應(yīng)器中剩余的灰黃色半透明液體即為塑料增韌分散劑； 所述氧化石墨烯為天然鱗片石墨采用Humers法所制得； 所述端羧基超支化聚酯為C201端羧基超支化聚酯、C202端羧基超支化聚酯、C203端羧基超支化聚酯和C204端羧基超支化聚酯中的一種或者多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備的塑料增韌分散劑的應(yīng)用，其特征在于所制備的塑料增韌分散劑應(yīng)用于改善塑料復(fù)合材料的力學(xué)性能、加工性能及填料分散情況。
【文檔編號(hào)】C08L27/06GK103613788SQ201310600217
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】凌敏, 徐旭, 郭棟, 黃超, 李靜靜 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)