一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的方法技术

一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的方法，属于高分子聚合物材料领域。选用共混改性溶液来改性聚乙烯，选用改性材料为氧化石墨烯@SiO2。氧化石墨烯的功能团可以与PE结合反应，氧化石墨烯溶液可制备稳定分散的溶液，因此工艺可行性好。同时由于聚乙烯可以成膜又可以制胶的特性，通过改性完全可以实现薄膜的成型。

A Method of Modifying Polyethylene Film with Graphene Oxide@SiO2

A method for modifying polyethylene film by graphene oxide@SiO2 belongs to the field of polymer materials. Polyethylene was modified by blending solution and graphene oxide@SiO 2 was selected as the modified material. The functional groups of graphene oxide can react with PE, and graphene oxide solution can prepare stable dispersion solution, so the process is feasible. At the same time, because polyethylene can be film-forming and glue-making characteristics, through modification, film forming can be completely realized.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的方法
本专利技术属于高分子聚合物材料领域，特别涉及一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的制备方法。
技术介绍
聚乙烯属于高分子聚合物，用于制作农用、食品及工业包装用薄膜，电线电缆包覆及涂层，合成纸张等，是重要的化工原料。PE薄膜作为聚乙烯的碳水聚合物，其化学成分决定了薄膜的环境兼容性及高度的可回收性。而且聚乙烯薄膜，轻盈透明，具有防潮、抗氧、耐酸、耐碱、气密性一般，热封性优异等性能。为了使聚乙烯更好的适应市场需求，需要对PE薄膜进行改性，以达到更改或者增加某些性质的目的。PE的改性可分为二种方法：(1)是对PE板卷材进行表面处理，在其表面层形成极性基团或极性单体；(2)是先将高极性的PE接枝物或高分子表面改性剂与PE混合，再用挤出等方法制造板卷材。石墨烯为一种2D平面的单层碳原子层，厚度只有0.34nm，而且石墨烯之间的碳原子紧密联系，在外力作用下平面的碳原子层可以扭曲防止断裂，从而可以保证其结构的稳定，被称为宇宙中最薄的材料。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的重要衍生物，结构与石墨烯大体相同，不同点即为在碳原子层的边缘和面上连有羧基、羟基等功能团。
技术实现思路
为解决聚乙烯改性的问题，本专利技术提供一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的制备方法，该制备方法包含以下步骤：步骤1)硅胶溶液的配制(1)将硅酸钠溶解成硅酸钠水溶液，将所述硅酸钠水溶液进行阳离子交换去除Na+，得到质量分数为46％的硅酸溶液，其中阳离子交换所用树脂的粒径为0.3-1.5mm，阳离子交换过程中采用浆式搅拌，搅拌速度为180-200转/分钟；(2)向85-92℃下向氢氧化钠溶液中加入步骤(1)得到的10％的量硅酸溶液，保温0.8-1.2小时制得晶种溶液，晶种溶液pH值为9.0-9.7，其中硅酸溶液与氢氧化钠的重量比为20:1；(3)取步骤(2)中的晶种溶液，在温度为85-92℃、pH值为9.0-9.7条件下向所述晶种中加入步骤(1)剩余的90％量的硅酸溶液，加料完毕后再保温30-45分钟，得合成稀硅胶；(4)将所述合成稀硅胶超滤浓缩后得二氧化硅质量百分浓度为40％的硅溶胶溶液；步骤2)制备氧化石墨烯改性溶液(1)配制氧化石墨烯a.在冰水浴中装配好250mL的反应瓶，加入60ml的浓硫酸，然后将2.5g石墨粉缓慢加入浓硫酸中，在冰水浴中持续搅拌1小时；b.缓慢分次加入10g高锰酸钾和3.8g硝酸钠，在冰水浴中继续维持搅拌2小时；c.去掉冰水浴，在常温下继续搅拌2个小时；d.将温度升高到35℃，继续搅拌2小时；e.将温度控制在98℃，缓慢加入去离子水，维持水温在98℃下保持1小时，同时加入治疗百分比为30％双氧水还原残留的氧化剂，混合物由黑棕色变为亮黄色；f.得到的混合物离心分离，并用5％HCl溶液和去离子水洗涤直到滤液中无硫酸根被检测到为止；g.将滤饼置于60℃的真空干燥箱中充分干燥，保存备用。(2)将配好的氧化石墨烯加入到步骤1)制备的硅溶胶中，得到氧化石墨烯二氧化硅溶胶改性溶液；优选每0.5-1.5g氧化石墨烯对应硅溶胶0.5-1ml；步骤3)氧化石墨烯加入硅胶溶液改性PE成膜：(1)取胶状PE加入到反应容器中，在水浴锅中温度升高到95℃，搅拌使其融化，直至再搅拌时，上挑出无胶状固体即可，此时加入步骤2)制备好的氧化石墨烯二氧化硅溶胶改性溶液，充分搅拌至其分散均匀，此时将水浴锅中水温降到85℃，并在85℃恒温下静置16～20个小时，使溶液中气泡彻底排出得到制膜液；(2)步骤(1)静置结束后且无沉淀产生即准备制膜，将流延滚筒加热到100℃，转动滚筒受其受热均匀，将步骤(1)制膜液在滚筒表面形成一层溶液膜，静置干燥溶液10min后，将膜从滚筒表面撕下，即成。本专利技术中，步骤3)所用PE型号为9455；且氧化石墨烯加入硅溶胶的改性溶液与PE用量关系为每500mlPE对应0.5-1.5g氧化石墨烯。本专利技术选用共混改性溶液来改性聚乙烯，选用改性材料为氧化石墨烯@SiO2。氧化石墨烯的功能团可以与PE结合反应，氧化石墨烯溶液可制备稳定分散的溶液，因此工艺可行性好。同时由于聚乙烯可以成膜又可以制胶的特性，通过改性完全可以实现薄膜的成型。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1表1试样配比数据表组别氧化石墨烯(g)硅溶胶(ml)备注110.5211311.2540.5150.51.2561.50.571.51801900PE-9455根据表1中的1，2，3组的比例关系制备氧化石墨烯@SiO2改性PE薄膜，制备过程如下：取500ml的PE加入到烧杯中，水浴锅温度升高到95℃，将装有PE的烧杯置于水浴锅中搅拌使其融化，直至再搅拌时，上挑出无胶状固体即可，此时加入先前配置好的1、2、3组氧化石墨烯@SiO2的改性溶液充分搅拌至其分散均匀，此时将水浴锅中水温降到85℃，需要将溶液在85℃恒温下静置16～20个小时，使溶液中气泡彻底排出，并无沉淀，得到制膜液。将流延滚筒加热到100℃，之后拔下电热插头，打开转机，转动使其滚筒整体受热均匀，5～10分钟后开始操作。将制膜液缓慢沿边倒入托盘中，手托放置在滚筒下方，水平托起使滚筒下沿浸入溶液中，滚筒转动，溶液在滚筒表面形成一层溶液膜，溶液沾满一周后放下托盘，静置干燥溶液10min后，将膜从滚筒表面撕下，用剪刀将四边修齐，即成一张改性PE膜。以所加氧化石墨烯质量标记，为1gGO0.5mlSiO2，1gGO1mlSiO2和1gGO1.25mlSiO2。实施例2根据表1中的4，5两组的比例关系制备氧化石墨烯@SiO2改性PE薄膜，制备过程如下：取500ml的PE加入到烧杯中，水浴锅温度升高到95℃，将装有PE的烧杯置于水浴锅中搅拌使其融化，直至再搅拌时，上挑出无胶状固体即可，此时加分别加入先前配好的第四第五组含有0.5g氧化石墨烯的硅溶胶的改性溶液，充分搅拌至其分散均匀，此时将水浴锅中水温降到85℃，需要将溶液在85℃恒温下静置16～20个小时，使溶液中气泡彻底排出，并无沉淀，得到制膜液。将流延滚筒加热到100℃，之后拔下电热插头，打开转机，转动使其滚筒整体受热均匀，5～10分钟后开始操作。将制膜液缓慢沿边倒入托盘中，手托放置在滚筒下方，水平托起使滚筒下沿浸入溶液中，滚筒转动，溶液在滚筒表面形成一层溶液膜，溶液沾满一周后放下托盘，静置干燥溶液10min后，将膜从滚筒表面撕下，用剪刀将四边修齐，即成一张改性PE膜。以所加氧化石墨烯质量标记，为0.5gGO1mlSiO2和0.5gGO1.25mlSiO2。实施例3根据表1中的6，7两组的比例关系制备氧化石墨烯@SiO2改性PE薄膜，制备过程如下：取500ml的PE加入到烧杯中，水浴锅温度升高到95℃，将装有PE的烧杯置于水浴锅中搅拌使其融化，直至再搅拌时，上挑出无胶状固体即可，此时加入先前配置好第6第7组氧化石墨烯的硅胶的改性溶液，充分搅拌至其分散均匀，此时将水浴锅中水温降到85℃，需要将溶液在85℃恒温下静置16～20个小时，使溶液中气泡彻底排出，底部有多量沉淀生成，为防止成膜失败，底部溶液放弃，只用上部无沉淀溶液，沉淀部分为未完全溶解的氧化石墨烯，因为离心不彻底所造成，故而只取上层无沉淀溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)硅胶溶液的配制(1)将硅酸钠溶解成硅酸钠水溶液，将所述硅酸钠水溶液进行阳离子交换去除Na+，得到质量分数为46％的硅酸溶液，其中阳离子交换所用树脂的粒径为0.3‑1.5mm，阳离子交换过程中采用浆式搅拌，搅拌速度为180‑200转/分钟；(2)向85‑92℃下向氢氧化钠溶液中加入步骤(1)得到的10％的量硅酸溶液，保温0.8‑1.2小时制得晶种溶液，晶种溶液pH值为9.0‑9.7，其中硅酸溶液与氢氧化钠的重量比为20:1；(3)取步骤(2)中的晶种溶液，在温度为85‑92℃、pH值为9.0‑9.7条件下向所述晶种中加入步骤(1)剩余的90％量的硅酸溶液，加料完毕后再保温30‑45分钟，得合成稀硅胶；(4)将所述合成稀硅胶超滤浓缩后得二氧化硅质量百分浓度为40％的硅溶胶溶液；步骤2)制备氧化石墨烯改性溶液(1)配制氧化石墨烯(2)将配好的氧化石墨烯加入到步骤1)制备的硅溶胶中，得到氧化石墨烯二氧化硅溶胶改性溶液；优选每0.5‑1.5g氧化石墨烯对应硅溶胶0.5‑1ml；步骤3)氧化石墨烯加入硅胶溶液改性PE成膜：(1)取胶状PE加入到反应容器中，在水浴锅中温度升高到95℃，搅拌使其融化，直至再搅拌时，上挑出无胶状固体即可，此时加入步骤2)制备好的氧化石墨烯二氧化硅溶胶改性溶液，充分搅拌至其分散均匀，此时将水浴锅中水温降到85℃，并在85℃恒温下静置16～20个小时，使溶液中气泡彻底排出得到制膜液；(2)步骤(1)静置结束后且无沉淀产生即准备制膜，将流延滚筒加热到100℃，转动滚筒受其受热均匀，将步骤(1)制膜液在滚筒表面形成一层溶液膜，静置干燥溶液10min后，将膜从滚筒表面撕下，即成。...

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯@SiO2改性聚乙烯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)硅胶溶液的配制(1)将硅酸钠溶解成硅酸钠水溶液，将所述硅酸钠水溶液进行阳离子交换去除Na+，得到质量分数为46％的硅酸溶液，其中阳离子交换所用树脂的粒径为0.3-1.5mm，阳离子交换过程中采用浆式搅拌，搅拌速度为180-200转/分钟；(2)向85-92℃下向氢氧化钠溶液中加入步骤(1)得到的10％的量硅酸溶液，保温0.8-1.2小时制得晶种溶液，晶种溶液pH值为9.0-9.7，其中硅酸溶液与氢氧化钠的重量比为20:1；(3)取步骤(2)中的晶种溶液，在温度为85-92℃、pH值为9.0-9.7条件下向所述晶种中加入步骤(1)剩余的90％量的硅酸溶液，加料完毕后再保温30-45分钟，得合成稀硅胶；(4)将所述合成稀硅胶超滤浓缩后得二氧化硅质量百分浓度为40％的硅溶胶溶液；步骤2)制备氧化石墨烯改性溶液(1)配制氧化石墨烯(2)将配好的氧化石墨烯加入到步骤1)制备的硅溶胶中，得到氧化石墨烯二氧化硅溶胶改性溶液；优选每0.5-1.5g氧化石墨烯对应硅溶胶0.5-1ml；步骤3)氧化石墨烯加入硅胶溶液改性PE成膜：(1)取胶状PE加入到反应容器中，在水浴锅中温度升高到95℃，搅拌使其融化，直至再搅拌时，上挑出无胶状固体即可，此时加入步骤2)制备好的氧化石墨烯二氧化硅溶胶改性溶液，充分搅拌至其分散均匀，此时将水浴锅中水温降到85℃，并在85℃恒温下静置16～20个小时，使溶液中气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王纪刚，刘全校，朱蔚波，倪凡，李晨，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京,11