一种石墨烯杂化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯杂化材料及其制备方法和应用，所述石墨烯杂化材料由还原氧化石墨烯与海藻酸盐凝胶化得到。本发明专利技术得到的石墨烯杂化材料粒径分布均匀，无团聚现象。本发明专利技术采用的石墨烯杂化材料对聚烯烃聚合物中残存催化剂的金属元素脱除效果明显，脱除催化剂的过程简单、高效、投资小，可以应用于模试、中试及工业化规模的聚烯烃聚合残余催化剂的脱除过程。除过程。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯杂化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环保新材料领域，具体涉及一种石墨烯杂化材料及其制备方 法和应用。

技术介绍

[0002]石墨烯(Graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂 窝状晶格结构的新材料，具有优异的光学、电学和力学特性，可应用于吸附 和脱附各种原子和分子，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递 等方面具有重要的应用前景。
[0003]海藻酸盐为天然高分子材料，具有独特的胶凝性，成膜性，生物相容性 好，在自然状态下可降解，生产主要集中在沿海藻类资源丰富的区域。
[0004]近几年全球聚合市场不断成熟，各行业对聚烯烃市场需求力度渐强。近 几年来由于茂金属催化剂的发展应用，线性烯烃与聚烯烃共聚的无定形高分 子材料的发展取得了明显的进步。高透明度、低折射率、比重轻、杂质含量 低、耐化学性好及表面硬度高等优异的性能，使得它逐渐被市场接收，应用 范围也越来越广，主要涉及包装材料、医用材料、光学材料、电子材料等多 个领域，例如医用注射器、食品和医药包装和光学镜头器件等。
[0005]目前中国是亚太地区聚烯烃共聚物的主要消费国之一，由于高端聚烯烃 应用领域的特殊性，要求聚烯烃具有超高的纯度。现有技术中，可以通过连 续过滤、逐级分离聚烯烃溶液中残留的催化剂，但前期投资大，回收成本高。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯杂化材料及其制备方法和 应用，可以有效去除聚烯烃中残余催化剂。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种石墨烯杂化材料，由还原氧 化石墨烯与海藻酸盐凝胶化得到。
[0008]本专利技术所述石墨烯杂化材料由还原氧化石墨烯与海藻酸盐凝胶化得到， 所述还原氧化石墨烯与所述海藻酸盐的摩尔比为1:10～3:1，所述还原氧化石墨 烯的比表面积为2～7m2/g，片层尺寸为1～3μm。在一个实施例中，还原氧化石 墨烯与所述海藻酸盐的摩尔比为11:10～3:1。所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海 藻酸钾和海藻酸铵中的一种或多种。在一个实施例中，海藻酸盐选自海藻酸 钠。
[0009]本专利技术所述石墨烯杂化材料的粒径为0.3～1.2mm，优选为0.5～1.2mm。
[0010]本专利技术所述石墨烯杂化材料粒径分布均匀、无团聚现象，还原氧化石墨 烯与海藻酸盐复合发挥协同效应，实验结果表明，还原氧化石墨烯制备得到 的石墨烯杂化材料对聚烯烃聚合物中催化剂的脱除效果好。
[0011]本专利技术还提供了一种石墨烯杂化材料的制备方法，其特征在于，包括： 将还原氧化石墨烯与海藻酸盐混合后凝胶化，得到石墨烯杂化材料。
[0012]将比还原氧化石墨烯与海藻酸盐混合后进行凝胶化，所述凝胶化的反应 pH值为1
～5，得到石墨烯杂化材料。
[0013]在一个实施例中，将比表面积为2～7m2/g、片层尺寸为1～3μm的还原氧 化石墨烯与海藻酸钠混合后凝胶化，所述凝胶化的反应PH值为1，得到石墨 烯杂化材料。
[0014]在一个实施例中，将石墨烯杂化材料进行冷冻干燥后，挤出造粒得到石 墨烯杂化材料球形颗粒，所述球形颗粒粒径为0.3～1.2mm。
[0015]本专利技术所述石墨烯杂化材料的制备方法得到的石墨烯杂化材料的粒径分 布均匀、无团聚现象，对聚烯烃聚合物残存催化剂中金属元素的脱除效果明 显，且脱除时间短。
[0016]本专利技术还提供了一种聚烯烃聚合物中催化剂的脱除方法，包括：将石墨 烯杂化材料与聚烯烃聚合物混合，进行催化剂的脱除。
[0017]在一个实施例中，将石墨烯杂化材料与聚烯烃聚合物混合，进行催化剂 的脱除，所述聚烯烃聚合物为乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯和辛烯聚合物 中的一种或多种。
[0018]在一个实施例中，将聚烯烃聚合物和石墨烯杂化材料以1.0～2.5mL/s的流 速充分接触，在10～50℃的温度下脱除残余催化剂。
[0019]在一个实施例中，将石墨烯杂化材料装在填充塔或具有容纳性质的圆柱 形容器内，当聚烯烃胶液经0.5～20atm的压力过柱形容器时，石墨烯杂化材料 颗粒被细孔筛网留在容器中。
[0020]本专利技术所述聚烯烃聚合物中催化剂的脱除方法过程简单、高效、投资小， 实验结果表明，石墨烯杂化材料对聚烯烃聚合物残存催化剂中金属元素的脱 除效果明显，脱除后催化剂金属含量小于10μg/g。
[0021]本专利技术还提供了一种吸附装置，包括石墨烯杂化材料、所述石墨烯杂化 材料的容器和位于装置底部的筛网。
[0022]在一个实施例中，将石墨烯杂化材料装在石墨烯杂化材料的容器中，石 墨烯杂化材料的容器可以为填充塔或具有容纳性质的圆柱形容器，吸附装置 底部设置有筛网，吸附装置使用过程中，石墨烯杂化材料颗粒被筛网留在容 器中。
[0023]本专利技术还提供的吸附装置结构简单，实验结果表明，所述吸附装置可以 有效吸附聚烯烃聚合物中残余催化剂，提高聚烯烃聚合物的纯度。
[0024]本专利技术还提供了一种吸附装置在脱除聚烯烃聚合物中催化剂的应用，所 述吸附装置可以直接用于脱除聚烯烃聚合物中催化剂，在此不做限定。在一 个实施例中，将聚烯烃聚合物胶液流经所述吸附装置，可以脱除聚烯烃聚合 物中催化剂。
[0025]本专利技术提供了一种石墨烯杂化材料，所述石墨烯杂化材料由还原氧化石 墨烯与海藻酸盐凝胶化得到。还原氧化石墨烯与海藻酸盐复合发挥协同效应， 兼具两者及以上材料优异的特性，制备出的石墨烯杂化材料粒径分布均匀、 无团聚现象，同时，石墨烯杂化材料对聚烯烃聚合物残余催化剂中金属元素 的脱除效果明显，且脱除时间短，脱除后催化剂金属含量小于10μg/g，脱除率 达到99.97％。本专利技术采用的石墨烯杂化材料脱除催化剂的过程简单、高效， 投资小、操作费用低，相比于连续过滤装置，可有效提高生产效率，可以应 用于模试、中试及工业化规模的聚烯烃聚合残余催化剂的脱除过程。本专利技术 采用的石墨烯杂化材料可回收循环利用，有效节约资源，减少企业成本。
附图说明
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述。但本专利技术不限于以下实施例，基于本专利技术中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]图1为实施例1得到的石墨烯杂化材料扫描电子显微图片；
[0028]图2为实施例2得到的石墨烯杂化材料扫描电子显微图片；
[0029]图3为实施例3得到的石墨烯杂化材料扫描电子显微图片；
[0030]图4为不同物质对聚烯烃残余催化剂脱除率效果图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯杂化材料，其特征在于，由还原氧化石墨烯与海藻酸盐凝胶化得到。2.根据权利要求1所述石墨烯杂化材料，其特征在于，所述还原氧化石墨烯与所述海藻酸盐的摩尔比为1:10～3:1。3.根据权利要求1所述石墨烯杂化材料，其特征在于，所述还原氧化石墨烯的比表面积为2～7m2/g，片层尺寸为1～3μm。4.根据权利要求1所述石墨烯杂化材料，其特征在于，所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸铵中的一种或多种。5.根据权利要求1所述石墨烯杂化材料，其特征在于，所述石墨烯杂化材料的粒径为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文博，曹堃，杨倩，张雪萍，郝福兰，柳庆春，蔡颖辉，刘振学，栾波，
申请(专利权)人：黄河三角洲京博化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：