石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯纳米带‑聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，将石墨烯纳米带‑聚对苯二胺纳米粉末分散于EVA基体中制得母料；母料与EVA粒料按1:1质量比混合后，经挤出造粒、压片切割制得纳米材料薄膜；所述纳米材料薄膜中，石墨烯纳米带‑聚对苯二胺纳米粉末占EVA基体的质量含量为0.2wt%~1.5wt%。氧化石墨烯纳米带与甲苯相容性差，而在氧化石墨烯上聚合聚对苯二胺后，能够使其均匀分布于EVA中，进而在流变成膜过程中实现在EVA基体中的良好分散；而且还原氧化石墨烯纳米带和聚对苯二胺具有优异的导电、导热性，能够大大地提升复合薄膜的力学性能，从而达到提高EVA薄膜力学、电学及导热性能的目的。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法
本专利技术属于高分子复合材料制备
，具体涉及一种石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法。
技术介绍
石墨烯纳米带(GNRs)可以看做一种特殊长条状的石墨烯材料，它是石墨烯以一定的方向切割成长条状的带状碳材料。石墨烯纳米带具有同石墨烯一样优异的电学性能、机械性能以导热性，而且石墨烯纳米带拥有着石墨烯不具备优异的长径比。对苯二胺是具有还原性的芳香胺，在空气中易氧化。聚对苯二胺具有苯环和醌型交替的阶梯结构，其导电性能类似于过苯胺黑，导电率较低，约为6×10-6S/cm，采用石墨烯纳米带掺杂聚合物复合材料可显著提高聚合物的导电率。乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)是由乙烯与醋酸乙烯酯共聚而成。由于分子链上引入了-CH2-CH2(COOCH3)-链节，所以相比PE具有更加好的柔韧性、耐冲击性以及透明性和加工性，在包装材料领域有广泛地应用。与其它高分子材料一样，EVA材料本身热导率低，具有很高的表面电阻，在使用过程中容易产生静电荷积累，是造成火灾、爆炸等安全事故的重要隐患。同时EVA薄膜在服役过程中，温度升高，若不能及时传导热量，不仅会加快EVA薄膜老化速率，其最基本的力学性能也会大幅度下降。氧化石墨烯纳米带（GONRS）虽然表面具有羧基、羟基、环氧基等含氧官能团，经超声处理后能够在水中及甲苯中实现剥离和均匀分散，但是分散性一般，静置片刻，GONRS便会沉积在甲苯的底部。在目前国内外文献中，对EVA进行抗静电处理主要是通过添加大量炭黑及金属氧化物等为主，而石墨烯纳米带上原位聚合生长纳米导电聚合物的还鲜有报道。本专利技术成功的为制备新型综合性EVA纳米复合材料提供了新的途径，在实际应用中具有广泛的社会经济效益和战略价值。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足与缺陷，提供一种石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法。本专利技术通过在氧化石墨烯纳米带上聚合聚对苯二胺，制备得到能稳定均匀的分散在甲苯溶液中的GONRS-PPDA粉末，然后将其还原后与EVA复合，得到一种石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜，该薄膜材料具有良好的抗静电性能，具有广泛的社会经济效益以及战略价值。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，其采用改进Hummers法制备氧化石墨烯纳米带，然后在冰水浴中，在其上原位聚合聚对苯二胺后，经水合肼还原，再将其分散于甲苯中，超声处理后，倒入溶胀于甲苯中的EVA，并升温至80℃，搅拌至糊状液体；然后将糊状液体倒入无水乙醇中搅拌絮凝，过滤并干燥，并用剪刀剪碎得到母料；随后将母料与EVA粒料按质量比1:1在混合机中混合均匀，最后利用平板硫化机经压片切割制备出纳米材料薄膜。所述石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：1）将多壁碳纳米管（MWCNTS）进行冷处理后，置于低温反应浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，并在3h内分批加入高锰酸钾，低温反应0.5h后，再加热至50℃，继续反应12h，然后加入去离子水，搅拌15min，并滴加双氧水，经酸洗、水洗至中性，真空干燥，得到粉末氧化石墨烯纳米带；2）将氧化石墨烯纳米带超声分散于去离子水中，在低温反应浴（4℃以下）中加入对苯二胺单体和过硫酸铵引发剂，4℃以下低温聚合反应24h，然后静置2h，用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干，得到GONRS-PPDA粉末；3）将所得GONRS-PPDA粉末超声分散于去离子水中，然后加入水合肼，加热至90℃，反应3h，静置2h，再用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干，得到RGONRS-PPDA纳米粉末；4）将步骤3）中得到的RGONRS-PPDA纳米粉末，加入到甲苯溶液中，100W超声分散1~2h，倒入溶胀于甲苯中的EVA，并升温至80℃，搅拌至糊状液体；然后将糊状液体倒入无水乙醇中搅拌絮凝，过滤并干燥，并用剪刀剪碎得到母料得到母料；随后将母料与EVA粒料按质量比1:1在混合机中混合均匀，最后利用平板硫化机（温度为135℃）经压片切割制备得到所述石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜。所述的EVA基体的熔融指数值为1.0~3.0g/10min。步骤2）中氧化石墨烯纳米带与对苯二胺单体的质量比为1:（2.7~10.8）；对苯二胺单体与过硫酸铵的摩尔比为1:0.67。步骤3）中GONRS-PPDA粉末与水合肼的质量体积比为1:（1~3）g/mL。步骤4）所得RGONRS-PPDA/EVA复合薄膜中，RGONRS-PPDA的含量为0.2~1.5wt%。所得石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜可用于制备仪器包装袋及光伏组件用密封材料。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术在氧化石墨烯纳米带上聚合聚对苯二胺，形成的GONRS-PPDA纳米复合材料能均匀稳定的分散在甲苯溶剂中，解决了GONRS易于在甲苯中团聚的问题；使GONRS-PPDA在甲苯中分散性大大提高，更有利于其在聚合物基体中的均匀分散，并使通过水合肼还原得到的RGONRS-PPDA纳米复合材料在甲苯中分散性能同样很好，进而可在流变成膜过程中实现在EVA基体中的良好分散，极大地改善了无机填料与聚合物基体间的相容性；（2）目前为止，水合肼还原氧化石墨烯纳米带是一种比较简单、高效的还原方法，能较好的还原氧化石墨烯纳米带，并充分发挥石墨烯纳米带优异的力学性能、阻隔性能和电学性能等。其制备的石墨烯纳米带/聚对苯二胺能稳固而又均匀的分布在EVA基体中，并与其紧密结合，在EVA基体中形成三维导电网络，可提高材料的抗静电性能和导热性能；（3）本专利技术制备的EVA复合薄膜安全环保，防尘、防静、阻隔性能优异且电导热快，不仅适用于精密仪器的包装，也适用于光伏组件的密封材料；同时，本专利技术适应当今市场的需求，制备方法科学合理、操作性强，极大地提高了EVA产品的附加值，并扩展了其的应用范围，具有广泛的市场前景和显著的社会效益。附图说明图1为GONRS（A）与RGONRS-PPDA（B）的SEM图。图2为GONRS（A）、GONRS-PPDA（B）和RGONRS-PPDA（C）的红外光谱图。图3为不同质量分数的RGONRS-PPDA/EVA复合薄膜的体积电阻率变化情况图。图4为不同质量分数的RGONRS-PPDA/EVA复合薄膜热导率变化情况图。具体实施方式一种还原氧化石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：1）将多壁碳纳米管（MWCNTS）进行冷处理后，置于低温反应浴中，边搅拌边缓慢加入浓硫酸，并在3h内分批加入高锰酸钾，控制温度低于4℃下反应0.5h后，再加热至50℃，继续反应12h，然后加入去离子水，搅拌15min，并滴加30%双氧水，经酸洗、水洗至中性，冻干，得到带状的氧化石墨烯纳米带；2）将氧化石墨烯纳米带超声分散于去离子水中，在低温反应浴中加入对苯二胺单体和过硫酸铵引发剂，4℃以下低温聚合反应24h，然后静置2h，用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干，得到GONRS-PPDA粉末；其中，氧化石墨烯纳米带与对苯二胺单体的质量比为1:2.7-1:10.8；对苯二胺单体与过硫酸铵的摩尔比为1:0.67；3）将所得GONRS-PPDA粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯纳米带‑聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，其特征在于：在石墨烯纳米带上生长聚对苯二胺，将所得纳米粉末分散于EVA基体中制得母料；母料与EVA粒料按1:1质量比混合后，压片切割制得所述石墨烯纳米带‑聚对苯二胺/EVA复合薄膜；所述的复合薄膜中，石墨烯纳米带‑聚对苯二胺占EVA基体的质量含量为0.2wt%~1.5wt%。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，其特征在于：在石墨烯纳米带上生长聚对苯二胺，将所得纳米粉末分散于EVA基体中制得母料；母料与EVA粒料按1:1质量比混合后，压片切割制得所述石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜；所述的复合薄膜中，石墨烯纳米带-聚对苯二胺占EVA基体的质量含量为0.2wt%~1.5wt%。2.根据权利要求1所述的石墨烯纳米带-聚对苯二胺/EVA复合薄膜的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：1）采用改进Hummers法制备氧化石墨烯纳米带；2）将所得氧化石墨烯纳米带超声分散于去离子水中，在低温反应浴中加入对苯二胺单体和过硫酸铵引发剂，低温聚合反应24h，然后静置2h，用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干，得到GONRS-PPDA粉末；3）将所得GONRS-PPDA粉末超声分散于去离子水中，然后加入水合肼，加热至90℃，反应3h，静置2h，再用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干，得到RGONRS-PPDA纳米粉末；4）将步骤3）中得到的RGONRS-PPDA纳米粉末加入到甲苯溶液中，超声形成均匀分散的纳米溶液，然后加入EVA，并升温至80℃，搅拌至糊状液体，然后将糊状液体倒入无水乙醇中搅拌絮凝，过滤并干燥，用剪刀剪碎得到母料；随后将母料与...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，苏义军，周珺，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35