[发明专利]一种塑料增韧分散剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于塑料助剂制备技术领域，特别涉及一种塑料增韧分散剂的制备方法及其应用。该塑料增韧分散剂可用于增韧改性塑料、改善塑料树脂与其各种填料之间的界面相容性，最终改善塑料类复合材料制品的力学性能、热性能、外观等。

背景技术

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。

超支化聚合物(Hyperbranched polymers)是一种高度支化、有三维网状结构的聚合物，具有粘度低、高溶解性、不易结晶、分子间不易缠绕、大量的末端官能团以及强的化学反应活性等特点。当前超支化聚酯应用比较成功的主要是在聚合物的共混改性、复合材料的增韧剂以及涂料方面，在光学材料、离子表面改性、纳米材料、医药材料等方面的应用已经引起了越来越多的高分子材料研究者的关注，也是超支化聚酯未来应用的重点方向。

本发明拟采用氧化石墨烯、端羧基超支化聚酯为主要原料，制备一种塑料增韧分散剂，利用氧化石墨烯较为活跃的反应性及其界面活性功能，采用活性高、粘度低分散性好端羧基超支化聚酯进行接枝，改性氧化石墨烯表面，使其具有更好的有机溶剂溶解分散性，同时其通过氢键与塑料复合材料形成化学键，锚固桥接塑料树脂及其各个组分，使得复合材料的力学性能及其他性能得到大的提高。本发明的这个思路未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种塑料增韧分散剂的制备方法及其应用。

本发明的塑料增韧分散剂的制备方法具体步骤为：

将100~500质量份的甲苯加入三口反应器中，接着加入5~50质量份的端羧基超支化聚酯，搅拌速率设置为100~1000转/分钟，氮气保护下，慢慢滴入3~20质量份的氯化亚砜，升温至40~95℃，反应4~12小时，完成端羧基超支化聚酯的酰氯化后，冷却至常温，然后加入3~10质量份的氧化石墨烯，再开启超声波搅拌，超声频率设置为300~3000赫兹，超声分散1~5小时，然后再加入0.3~2质量份的吡啶，以200~2000转/分钟的搅拌速率搅拌，氮气保护下，100~150℃回流反应2~6小时，让氧化石墨烯上的羟基与酰氯超支化聚酯反应完毕，将甲苯、多余的氯化亚砜蒸馏冷凝排除后，最终反应器中剩余的灰黄色半透明液体即为塑料增韧分散剂。

所述氧化石墨烯为天然鳞片石墨采用Humers法所制得。

所述端羧基超支化聚酯为C201端羧基超支化聚酯、C202端羧基超支化聚酯、C203端羧基超支化聚酯和C204端羧基超支化聚酯中的一种或者多种。

本发明方法制备的塑料增韧分散剂应用于改善塑料复合材料的力学性能、加工性能及填料分散情况。

本发明的优点如下：

(1)本发明制备塑料增韧分散剂所用的设备、方法简单，成不低，易于大规模推广。

(2)本发明所制得的塑料增韧分散剂的添加量小，改性方法方便，改善塑料类复合材料的力学性能、加工性能和热性能等有较为明显的效果。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的主要原料是氧化石墨烯（采用Humers法自制）、C204端羧基超支化聚酯（工业级）、氯化亚砜（工业级）、甲苯（工业级）和吡啶（工业级）。

本实施例制备塑料增韧分散剂的具体步骤为：

将45千克甲苯加入100升三口反应釜中，接着加入5千克C204端羧基超支化聚酯，搅拌速率设置为600转/分钟，氮气保护下，慢慢滴入0.5千克氯化亚砜，升温至80℃，反应6小时，完成端羧基超支化聚酯的酰氯化后，冷却至常温，然后加入0.5千克氧化石墨烯，再开启超声波搅拌，超声频率设置为2000赫兹，超声分散4小时，然后再加入0.2千克吡啶，以1200转/分钟的搅拌速率搅拌，氮气保护下，135℃回流反应5小时，让氧化石墨烯上的羟基与酰氯超支化聚酯反应完毕，将甲苯、多余的氯化亚砜蒸馏冷凝排除后，最终反应器中剩余的灰黄色半透明液体即为塑料增韧分散剂。

本实施例所制得的塑料增韧分散剂的应用：