一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物制造技术

本发明专利技术公开了一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物，采用溶液共混

【技术实现步骤摘要】
一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物


[0001]本专利技术涉及苯乙烯类热塑性弹性体材料领域，尤其涉及一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物。

技术介绍

[0002]填料在弹性体的高性能化过程中起着非常重要的作用。纳米填料由于尺寸小，比表面积大以及具有特殊功能的特点，越来越引起研究者的关注。目前，人们通常采用层状硅酸盐(如蒙脱土、粘土等)、碳纳米管、纳米二氧化硅等增强填料改善弹性体的力学性能。纳米填料增强弹性体力学性能的程度与弹性体和填料的本征性能、填料与弹性体间的物理或化学的相互作用、填料在弹性体中的分散状况等因素有关。
[0003]苯乙烯类热塑性弹性体是具有微相分离有序结构的弹性体。苯乙烯类热塑性弹性体的有序结构与其力学性能有很大关联。Martin Ganβ等研究了具有不同混合软嵌段的PS
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P(S
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co
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B)
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PS嵌段聚合物的相形貌与力学性能和断裂行为的关系，研究发现随着混合软嵌段S/B比的变化，嵌段聚合物力学断裂方式由层状结构的韧性断裂行为转变短程有序结构的脆性断裂行为。Trinh An Huy等研究了具有不同相形貌的SBS在形变过程中不同嵌段链取向度的变化。Rameshwar Adhikari等综述了苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物体系相形貌与力学形变间的关系。Mingyi Liao等的研究表明粘土对不同形貌SBS的力学性能的影响不同。因此，纳米填料对苯乙烯类热塑性弹性体形貌的影响也是能不能提高苯乙烯类热塑性弹性体纳米复合物力学性能的重要因素。
[0004]石墨烯是单原子层厚度的二维纳米材料，具有较高的强度(130GPa)和杨氏模量(1TPa)。单层石墨烯被认为是目前可测的强度最高的材料。因此，石墨烯越来越多的用于提高橡胶等弹性体的力学性能。但是，石墨烯对热塑性弹性体的力学性能的影响研究主要集中在聚氨酯等方面，对苯乙烯基热塑性弹性体的力学性能的影响的研究较少。
[0005]基于上述分析，一种向对苯乙烯类热塑性弹性体中加入石墨烯，以此来提高其力学性能的苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物是目前行业内缺少的。

技术实现思路

[0006]鉴于上述不足，本专利技术提供了一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物，向对苯乙烯类热塑性弹性体中加入石墨烯，以此来提高其力学性能。
[0007]本专利技术是通过如下技术手段实现的：
[0008]一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物的制备方法，包括：
[0009]采用溶液共混
‑
原位还原的方法制备苯乙烯类热塑性弹性体/石墨烯纳米复合材料。具体制备过程如下所述：
[0010]将一定量的石墨烯粉末经超声处理溶于N
–
甲基吡咯烷酮(NMP)，并将其加入到苯乙烯类热塑性弹性体溶液(以NMP为溶剂)，搅拌一定时间后，用水合肼80℃还原24小时得到苯乙烯类热塑性弹性体/GE纳米复合悬浮液。将苯乙烯类热塑性弹性体/GE纳米复合悬浮液
在甲醇中沉降，过滤，真空干燥，制得苯乙烯类热塑性弹性体/GE纳米复合物。其中，以1μm和40μm石墨为原料制得的石墨烯分别标记为GE
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1和GE
‑
40。
[0011]本专利技术的有益效果在于：
[0012](1)石墨烯的添加显著增强了苯乙烯类热塑性弹性体的力学性能。这种增强效果主要来源于石墨烯的均匀分散和石墨烯与苯乙烯类热塑性弹性体间较强的相互作用。对于SBS系列，石墨烯的增强效果在星型SBS中尤为明显。
[0013](2)石墨烯的加入对苯乙烯类热塑性弹性体的动态力学性能也产生了显著的影响。苯乙烯类热塑性弹性体/石墨烯纳米复合材料的储能模量均高于纯聚合物；石墨烯的引入使苯乙烯类热塑性弹性体不同嵌段的Tanδ同时减小，这说明石墨烯与苯乙烯类热塑性弹性体间存在较强的相互作用。
[0014](3)石墨烯的加入显著改善了苯乙烯类热塑性弹性体的耐蠕变性能。与纯SBS相比，石墨烯含量为0.5wt％、1wt％、3wt％和5wt％的纳米复合材料的蠕变应变分别降低了13.4％、17.1％、26.8％和34.1％。采用宾汉模型进一步对蠕变测试结果进行拟合和分析，可以发现，随着石墨烯的加入使普弹模量E1、高弹模量E2、本体粘度η1、链段运动粘度η2和松弛时间τ显著增加。这说明石墨烯与苯乙烯类热塑性弹性体间存在较强的相互作用，这种相互作用提高了SBS的耐蠕变性能。
具体实施方式
[0015]下面列举一部分具体实施例对本专利技术进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本专利技术作进一步说明，不代表对本专利技术保护范围的限制。在不脱离本专利技术原理的前提下，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
[0016]实施例1
[0017]1、实验原料
[0018]本实验所采用的苯乙烯基热塑性弹性体分别是苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯
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异戊二烯
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苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)。具体结构、组成及分子量见表1。
[0019]表1
[0020][0021]本实验所用石墨由青岛瑞盛石墨有限公司提供，粒度分别为1μm和40μm。
[0022]本实验所用其他试剂均购于成都海虹化学试剂有限公司。
[0023]2、制备方法
[0024]一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物的制备方法，包括：
[0025]采用溶液共混
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原位还原的方法制备苯乙烯类热塑性弹性体/石墨烯纳米复合材料。具体制备过程如下所述：将一定量的石墨烯粉末经超声处理溶于N
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甲基吡咯烷酮(NMP)，并将其加入到苯乙烯类热塑性弹性体溶液(以NMP为溶剂)，搅拌一定时间后，用水合肼80℃还原24小时得到苯乙烯类热塑性弹性体/GE纳米复合悬浮液。将苯乙烯类热塑性弹性体/GE纳米复合悬浮液在甲醇中沉降，过滤，真空干燥，制得苯乙烯类热塑性弹性体/GE纳米复合物。其中，以1μm和40μm石墨为原料制得的石墨烯分别标记为GE
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1和GE
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40。
[0026]试验例1
[0027]石墨烯含量对SBS动态力学性能的影响
[0028]如表2所示，当石墨烯含量为3wt％时，SBSYH792/GE纳米复合物在25℃和110℃时的储能模量分别是纯的SBS的4.10倍和11.2倍。这说明石墨烯与PS相间存在较强的相互作用，且对PS相的增强作用要强于石墨烯对PB相的增强作用。
[0029]表2
[0030][0031]试验例2
[0032]石墨烯对SIS力学性能的影响
[0033]SIS/GE纳米复合材料的静态力学数据见表3。从表中可以看出，SIS/GE纳米复合材料的屈服强度和定伸应力随石墨烯含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苯乙烯基热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物的制备方法，包括：(1)将一定量的氧化石墨烯粉末经超声处理溶于溶剂中，并将其加入到苯乙烯类热塑性弹性体溶液中，搅拌一定时间后，用水合肼还原处理，得到苯乙烯类热塑性弹性体/石墨烯纳米复合悬浮液；(2)将苯乙烯类热塑性弹性体/石墨烯纳米复合悬浮液在甲醇中沉降，过滤，真空干燥，制得苯乙烯类热塑性弹性体/石墨烯纳米复合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中：步骤(1)所述石墨烯粉末的含量为1％wt～10％wt。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静，何雪梅，唐金，张琴，王辉，
申请(专利权)人：吴静，
类型：发明
国别省市：