一种功能化氧化石墨烯原位增强PVB材料的制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种功能化氧化石墨烯改性PVB材料，其制备方法包括以下步骤：1）将聚乙烯醇、去离子水、抗氧剂搅拌混合；2）向上述体系依次加入乳化剂、功能化氧化石墨烯，于15

【技术实现步骤摘要】
一种功能化氧化石墨烯原位增强PVB材料的制备方法及产品


[0001]本专利技术属于高分子材料制备
，具体涉及一种功能化氧化石墨烯原位增强PVB材料的制备方法及由该方法得到的产品。

技术介绍

[0002]聚乙烯醇缩丁醛（PVB）因其具有诸多优良性能，被广泛应用于汽车、建筑以及航天等领域，尤其在汽车夹层玻璃中间膜方面的市场占比达到了90%以上。随着国民经济的迅速发展，国内汽车行业发展迅速，汽车产业成为支撑国民经济发展的重要产业，促使聚乙烯醇缩丁醛扩产进入高峰期，其行业格局迎来重大改变，对自主研发的聚乙烯醇缩丁醛需求不断增大，开发新型改性聚乙烯醇缩丁醛显得尤为重要。
[0003]纳米填充材料以其较小的尺寸、较大的比表面积和较强的相互作用而成为制备复合材料的理想填料之一。相较于其他纳米填充材料（如二氧化硅、二氧化钒、六硼化镧、碳纳米管等），氧化石墨烯（GO）不仅具有优异的透光性、力学和热学性能，在其表面含有大量的含氧官能团可与基体产生更强的相互作用进而提升材料性能，已经成为改性聚合物的一个热门二维纳米材料。
[0004]本专利技术的主要目的是得到高性能、低成本的改性聚乙烯醇缩丁醛，旨在开发出一种强度高以及透光率好的聚乙烯醇缩丁醛基纳米复合薄膜。设计出功能化氧化石墨烯原位增强PVB材料的实验方案，通过引入功能化氧化石墨烯制备出了具有良好的紫外屏蔽性能和优异的拉伸性能的PVB树脂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种功能化氧化石墨烯改性PVB材料的制备方法，由该方法得到的功能化氧化石墨烯改性PVB材料产品是本专利技术的又一专利技术目的。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种功能化氧化石墨烯改性PVB材料的制备方法，包括以下步骤：1）将聚乙烯醇、去离子水、抗氧剂搅拌混合；优选的，搅拌混合的温度为90
‑
95℃，混合时间为1
‑
2h，目的是确保PVA完全溶解；2）向上述体系依次加入乳化剂、功能化氧化石墨烯，于15
‑
25℃均质乳化1
‑
1.5h后，依次加入正丁醛、盐酸，并控制体系10
‑
20℃并维持1
‑
2h；盐酸在本专利技术中作为催化剂使用，加入盐酸的目的时为了给缩醛化反应提供酸性环境；3）之后体系匀速升温至60
‑
70℃，并保温1
‑
2h，加入氢氧化钠调节pH=4，维持1
‑
2h后水洗，加入氢氧化钠调节pH=13，磁力搅拌2
‑
8h后水洗到中性，离心干燥；将干燥后的样品重新溶解到乙醇溶剂中，并搅拌2
‑
8h后于50℃烘箱烘干即得。本专利技术中，氢氧化钠之所以分批次加入，一方面是有效促进PVB分子链段的增长，另一方面为了防止一次性加入氢氧化钠过多导致PVB发黄；烘干时需要将溶解后的溶液铺设在透明玻璃基材上，便于PVB成膜。
[0007]所述抗氧剂为β
‑
（3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸十八碳醇酯、亚磷酸三(2.4
‑
二
叔丁基苯基)酯和四[β
‑
(3.5
‑
二叔丁基,4
‑
羟基苯基)丙酸]季戊四酯醇的一种；所述乳化剂为丁二酸二异辛酯磺酸钠；乳化剂所形成的胶束大小决定着PVB树脂颗粒的粒径，本专利技术选择的这些乳化剂和抗氧剂在PVB中溶解度好，且挥发性小，同时可以增强产品的抗老化能力和成品的质量。
[0008]步骤1）中，所述聚乙烯醇、去离子水、氧化剂的用量比为：25g:200g:(0.05
‑
0.5)g；步骤2）中，聚乙烯醇、乳化剂、功能化氧化石墨烯、正丁醛、盐酸的用量比为25g：（0.05g
‑
0.5）g：（2.5
‑
12.5）mg：14.7mL：20.63mL。
[0009]步骤2）中，盐酸的浓度为5
‑
20wt%。
[0010]所述功能化氧化石墨烯为十二烷基硫酸钠表面修饰的氧化石墨烯。
[0011]由所述的方法制备得到的功能化氧化石墨烯改性PVB材料。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优势：1）本专利技术通过功能化氧化石墨烯原位增强PVB材料的方法制备得到的产品具有良好的紫外屏蔽性能和优异的拉伸性能，且成本低；2）本专利技术通过红外光谱，拉曼光谱和TEM等表征可以表明功能性氧化石墨烯的成功制备，证明了用十二烷基硫酸钠表面修饰的GO在PVB中的分散程度较好和良好的相互作用；3）通过功能化氧化石墨烯与未修饰的氧化石墨烯原位增强PVB实验对比，在力学性能方面，功能化氧化石墨烯的加入使得材料的拉伸性能得到更大程度的提升，且功能化氧化石墨烯的加入对薄膜透过率的影响可以忽略不计，复合材料仍然具有优异的透明性。
附图说明
[0013]图1 GO及mGO的红外光谱图；图2 GO和mGO的TEM图，（a）GO；（b）sGO；（c）sdGO；（d）cGO；图3 YPVB和YPVB
‑
mGO复合薄膜材料的力学性能图，（a）YPVB及YPVB
‑
GOx；（b）YPVB
‑
sGOx；（c）YPVB
‑
sdGOx；（d）YPVB
‑
cGOx；（x=0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 wt%）；图4是sGO和PVB
‑
sGO的拉曼光谱图；图5 YPVB
‑
mGO复合薄膜材料的拉曼光谱图；图6 YPVB及YPVB
‑
mGO复合薄膜材料的拉曼光谱图，（a）YPVB；（b）YPVB
‑
GO
0.03%
；（c）YPVB
‑
sdGO
0.03%
；（d）YPVB
‑
cGO
0.03%
；（e）YPVB
‑
sGO
0.03%
；（f）YPVB
‑
sGO
0.05%
；图7 YPVB及YPVB
‑
mGO复合薄膜材料拉伸断面的SEM图，（a）YPVB；（b）YPVB
‑
GO
0.03%
；（c）YPVB
‑
sdGO
0.03%
；（d）YPVB
‑
cGO
0.03%
；（e）PVB
‑
sGO
0.03%
；（f）PVB
‑
sGO
0.03%
的局部放大；图8YPVB及YPVB
‑
mGO复合薄膜材料的UV
‑
Vis透过率图，（a）YPVB及YPVB
‑
GOx；（b）YPVB
‑
sGOx；（c）YP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能化氧化石墨烯改性PVB材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将聚乙烯醇、去离子水、抗氧剂搅拌混合；2）向上述体系依次加入乳化剂、功能化氧化石墨烯，于15
‑
25℃均质乳化1
‑
1.5h后，依次加入正丁醛、盐酸，并控制体系10
‑
20℃并维持1
‑
2h；3）之后体系匀速升温至60
‑
70℃，并保温1
‑
2h，加入氢氧化钠调节pH=4，维持1
‑
2h后水洗，加入氢氧化钠调节pH=13，磁力搅拌2
‑
8h后水洗到中性，离心干燥；将干燥后的样品重新溶解到乙醇溶剂中，并搅拌2
‑
8h后烘箱烘干即得。2.如权利要求1所述的一种功能化氧化石墨烯改性PVB材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂为β
‑
（3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸十八碳醇酯、亚磷酸三(2.4
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘应良，姜恒，岳瑞恒，曹少魁，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：