[发明专利]一种导电聚乙烯醇及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及对有机聚合物的改性，尤其是一种经膨胀石墨性性的聚乙烯醇及其制备方法。 

背景技术

聚乙烯醇特有的结构特性，使得它具有优异的生物降解性、气体阻隔性、抗静电性能、防尘性能、透明性、热封性能、可印刷性、耐低温裂纹性等，使得它在包装材料、防静电材料、屏蔽材料、接头材料以及电子器件材料等有着广泛的应用。但是不经改性的聚乙烯醇存在柔韧性差、易水解、不抗老化等缺点，作为材料应用时需要进行一定的改性处理。 

宋旭艳等人(卤化聚乙烯醇的研究，中国塑料，2001，15：9)采用卤素替代羟基的方法对PVA进行改性处理，卤化改性后PVA膜刚性增加而柔韧性降低。卤化PVA的透明性较好，引入卤素基团后，减弱了PVA链上羟基与水的氢键作用，使其耐水性提高。但此工艺违背了绿色环保的方向，而且其柔韧性的降低也不利于其应用的拓展。S.R.Sudhamani等人(Food Hydrocolloids，2003，17：245-250)采用冷凝胶做为改性剂添加到PVA中，使PVA的耐热性和机械性能得到了一定的提高，原因主要归结于冷凝胶与PVA之间产生的氢键作用；徐鹏等人(改性聚乙烯醇的性能研究，现代塑料加工应用，2007，19：1)采用在PVA中加入增塑剂甘油的方法将其改性，也取得了很好的增塑效果，但是这些方法对增塑剂用量都比较大，要求冷凝胶的含量大于25％或甘油的加入量大于15％是才有明显的效果。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有聚乙烯醇不足，提供一种韧性好、抗冲击强度高，能导电、适合于作为防静电器件、屏蔽器件等材料的纳米改性导电聚乙烯醇及其制备方法。 

本发明采用的技术方案如下： 

导电聚乙烯醇的组成成分为聚乙烯醇、膨胀石墨和聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物，其中聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物的含量为0.5％～5％重量， 膨胀石墨的含量为0.5％～5％重量，聚乙烯醇的含量为90～99％重量。 

制备导电聚乙烯醇的方法包括以下步骤： 

(1)将100重量份的聚乙烯醇和100～200重量份的去离子水投入到反应釜中，搅拌使聚乙烯醇充分溶胀分散。然后逐步提高温度至85～95℃，并不停地搅拌，搅拌速度为60～100r/min，保温3～4h，待聚乙烯醇完全溶解后，边搅拌边冷却，直至常温，并加入300～1700重量份的去离子水，得到浓度为5～20％(质量)的聚乙烯醇水溶液。 

(2)将100重量份的聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物和50～200重量份二甲基亚砜加入到反应釜中，升温至50～70℃并搅拌溶解后，再加入50～200重量份的含40％～60％(质量)二甲基亚砜水溶液，搅拌均匀，得到浓度为20～50％(质量)聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐溶液。 

(3)将天然石墨采用Staudenmaier法氧化后，洗涤除去SO₄^-2离子并中和至中性，真空干燥得块状氧化石墨。然后将该产物于氮气氛围中1000～1100℃高温处理20～60秒，得到充分剥离的膨胀石墨具有一维为纳米级的绒状片层。 

(4)将100重量份的聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐溶液、20～200重量份的去离子水和10～100重量份的膨胀石墨加入到反应釜中，升温至50～70℃后超声分散1～3小时，然后加入2000～20000重量份的聚乙烯醇水溶液，在50～70℃下搅拌3～6小时，再超声分散3～6小时，回收溶剂后真空干燥得到纳米改性导电聚乙烯醇。 

所述的聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物的的重均分子量为5000～50000，分子量分布为1.06～3.02，所述的膨胀石墨片层的直径为40～60μm、片层厚度为10～40nm，所述的聚乙烯醇聚合度为2000～2500，醇解度为98～99％。 

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是： 

本发明制备的导电聚乙烯醇，由于材料中聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物与膨胀石墨间的协同作用，使聚乙烯醇与膨胀石墨间的作用力增强，减弱了膨胀石墨间的团簇效应，从而使膨胀石墨能够以纳米尺度均匀地分散在聚乙烯醇中，经膨胀石墨改性聚乙烯醇，导电性能随着膨胀石墨含量的增高而提高。且具有韧性好、抗冲击强度高，耐水解、抗老化，加工性能优良、生产工艺简单，适合于作为防静电器件、屏蔽器件等的材料。本发明过程简单，生产效率高且成本较低。 

具体实施方式

材料来源：