本发明专利技术公开了一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜及其制备方法，包括以下步骤：石墨烯表面改性，提取表面改性石墨烯；通过将表面改性石墨烯超声分散到聚酯溶液中制备石墨烯与聚酯复合材料；通过挤出机挤出、收集、冷却，形成有序排列的石墨烯掺杂液晶聚酯膜。本发明专利技术采用一种新方法合成一种新型结构的液晶聚酯膜，不仅其合成工艺更加简单和分子结构控制更方便，且赋予其液晶特性，结合掺杂的二维石墨烯纳米片，具有高玻璃转化温度，低熔点的同时可大大提高其水汽阻隔性能。提高其水汽阻隔性能。提高其水汽阻隔性能。
【技术实现步骤摘要】
一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及黑色高反涂料
，具体涉及一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]聚酯薄膜优异的物化性能，使产品由最初的绝缘材料、感光胶片、音像磁性记录向包装、一般工业用途、电子电工等方面实行大范围的转移，特别是近年来，高附加值产品份额在增加，产品在光学、太阳能、建筑、电子、电工等高精尖
的使用，顺应和推动了新兴产业的快速发展。国内聚酯薄膜企业正在逐步提高自身生产技术和管理水平，开始重视技术攻关和新技术、新材料应用，逐步向功能化，特种化，高端化发展。从阻隔性能来说，目前PET膜、PCT膜和PEN膜最受关注，应用也最广泛。PET膜的阻隔性能偏低，且因为有较低的Tg(玻璃转化温度)约为80℃，在相对高温下(>75℃)阻隔性能更差，难以应用在一些高湿热环境下水汽阻隔。为了解决上述问题，将PET中乙二醇换成1,4
‑
环己烷二甲醇，制备得到PCT聚酯，该材料Tg得到一定提高，约为88℃，但是，熔点达到300℃，接近高分子材料降解温度，不利用挤出拉伸成膜。为此，又将PET中苯环换成萘环，制备得到PEN材料，Tg温度可以大幅度提高到120℃，熔点270℃左右，比较适合制备高阻隔高分子膜，但是，仍然存在以下几个问题：(1)目前PEN主要由日本生产，合成技术对国内封锁，因而，国内市场上PEN主要还是依赖进口；(2)目前PEN主要采用两步熔融酯化和缩聚法合成，合成温度高，过程控制困难，难以得到结构和分子量可控的PEN，这也是国内迟迟没有国产化的原因；(3)目前PEN膜虽然比PET水汽阻隔性能高，但是，水汽阻隔性能仍然偏低(>1.0)，难以应用对水汽阻隔性能要求高的领域。
[0003]基于上述问题和背景，我们采用一种新方法合成一种新型结构的液晶聚酯，不仅其合成工艺更加简单和分子结构控制更方便，且赋予其液晶特性，结合掺杂的二维石墨烯纳米片，可大大提高其水汽阻隔性能，应用领域更加广泛，显然具有实际的现实意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜及其制备方法，制备具有新型结构的液晶聚酯，提高其水汽阻隔性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)石墨烯表面改性
[0007]将二元醇、石墨烯纳米片加入有机溶液中，并经超声处理至少10min；之后将异氰酸酯和催化剂一起加入上述溶液中，在80℃和氮气环境下回流至少1h，通过抽滤法提取表面改性石墨烯，除去没有吸附或修饰在石墨烯纳米片上的有机物；
[0008](2)石墨烯与聚酯复合材料制备
[0009]将1,4
‑
环己烷二甲醇、异氰酸酯和催化剂加入有机溶剂中，在机械搅拌和80℃条
件下反应至少1h，而后加入聚酯，在机械搅拌和80℃条件下反应至少1h，最后将步骤(1)制备的表面改性石墨烯超声分散到上述溶液中，机械搅拌和80℃条件下反应至少10min；最后除去有机溶剂，即可得到石墨烯与聚酯复合材料；
[0010](3)石墨烯掺杂液晶聚酯复合膜制备
[0011]将步骤(2)制备得到的石墨烯与聚酯复合材料的粉体加入到挤出机中，挤出片状膜材，并收集，通过急速冷却将其中液晶单元固化，形成有序排列的石墨烯掺杂液晶聚酯膜。
[0012]优选地，所述石墨烯纳米片的量为0.05～0.5g，更优选为0.15～0.25g。
[0013]优选地，步骤(1)中所述的二元醇包括戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇中的一种或多种结合。
[0014]优选地，所述二元醇的量为0.1～10mmol，更优选为0.3～0.7mmol。
[0015]优选地，步骤(1)和步骤(2)中所述有机溶剂包括丙酮、丁酮、N
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甲基吡咯烷酮、N
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乙基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二氧六环、苯或甲苯中的一种或多种组合。
[0016]优选地，步骤(1)中所述有机溶剂的添加量为80～120mL，更优选为90～105mL。
[0017]优选地，步骤(1)中所述异氰酸酯包括3、5二甲基
‑
4，4二苯基二异氰酸酯；步骤(2)中所述异氰酸酯包括对苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯中的一个或其结合。
[0018]优选地，步骤(1)中异氰酸酯的量为0.005～0.02mmol，更优选为0.01～0.016mmol。
[0019]优选地，步骤(1)和步骤(2)中所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡。
[0020]优选地，步骤(1)中催化剂的量为0.005～0.02g，更优选为0.008～0.015g。
[0021]优选地，步骤(1)中超声处理的时间为10～120min，包括但不限于10min、15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min，最优选为60min。
[0022]优选地，步骤(1)中在80℃和氮气环境下回流的时间为4～10h，包括但不限于4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h；最优选为8h。
[0023]优选地，步骤(2)中所述聚酯包括1、5
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萘二异氰酸酯。
[0024]优选地，步骤(2)中除去有机溶剂的方法包括在真空条件下，采用蒸发工艺除去有机溶剂。
[0025]优选地，步骤(2)中，原料反应浓度为30～45％，异氰酸酯与聚酯的摩尔比1～5：6；醇与异氰酸酯摩尔比为1～3：1，催化剂与醇摩尔比为1：5～10。石墨烯含量占聚酯基体1～3％。
[0026]优选地，步骤(2)中，将1,4
‑
环己烷二甲醇、异氰酸酯和催化剂加入有机溶剂中，在机械搅拌和80℃条件下反应的时间为2～6h，更优选为3～5h。
[0027]优选地，步骤(2)中，加入聚酯，在机械搅拌和80℃条件下反应的时间为2～5h，更优选为2.5～4h。
[0028]优选地，步骤(2)中，将步骤(1)制备的表面改性石墨烯超声分散到上述溶液中，机械搅拌和80℃条件下反应的时间为10～120min，更优选为45～75min。
[0029]优选地，步骤(3)中挤出的膜材采用不锈钢辊在20～25℃条件下收集。
[0030]优选地，步骤(3)中，通过拉伸法提高液晶取向比例，将步骤(3)制备的石墨烯掺杂
液晶聚酯膜在150℃预热至少10min，而后在150℃条件下，以每秒1.0mm拉伸，拉伸比例1～5，拉伸后膜在采用冷风降温到室温下，固定高分子液晶取向。
[0031]本申请还要求保护一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜，通过上述方法制备而成，所述高阻隔石墨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)石墨烯表面改性将二元醇、石墨烯纳米片加入有机溶液中，并经超声处理至少10min；之后将异氰酸酯和催化剂一起加入上述溶液中，在80℃和氮气环境下回流至少1h，通过抽滤法提取表面改性石墨烯，除去没有吸附或修饰在石墨烯纳米片上的有机物；(2)石墨烯与聚酯复合材料制备将1,4
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环己烷二甲醇、异氰酸酯和催化剂加入有机溶剂中，在机械搅拌和80℃条件下反应至少1h，而后加入聚酯，在机械搅拌和80℃条件下反应至少1h，最后将步骤(1)制备的表面改性石墨烯超声分散到上述溶液中，机械搅拌和80℃条件下反应至少10min；最后除去有机溶剂，即可得到石墨烯与聚酯复合材料；(3)石墨烯掺杂液晶聚酯复合膜制备将步骤(2)制备得到的石墨烯与聚酯复合材料的粉体加入到挤出机中，挤出片状膜材，并收集，通过急速冷却将其中液晶单元固化，形成有序排列的石墨烯掺杂液晶聚酯膜。2.根据权利要求1所述的一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的二元醇包括戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇中的一种或多种结合。3.根据权利要求1所述的一种高阻隔石墨烯掺杂液晶聚酯膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述有机溶剂包括丙酮、丁酮、N
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甲基吡咯烷酮、N
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乙基吡咯烷酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二氧六环、苯或甲苯中的一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙友谊，花超，吴勇平，
申请(专利权)人：常州烯聚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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