[发明专利]具有阻隔性和导电性的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚偏二氯乙烯复合材料领域，特别涉及一种具有阻隔性和导电性的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚偏二氯乙烯(PVDC)是以偏二氯乙烯单体为主要成分，与少量其他单体聚合而成的共聚物，PVDC分子具有高度的对称性和规整性，分子间凝聚力强，结晶度高，其分子中的氯原子具有疏水性，不会形成氢键，加之偏二氯乙烯分子量大，氧分子和水分子等难在聚偏二氯乙烯分子中移动，因而具有优良的阻隔性能。PVDC膜是一种阻隔性高、韧性强以及低温热封以及化学稳定性良好的包装材料，传统的PVDC膜主要用于包装密封领域，例如食品、药品等的包装。目前也有采用低密度聚乙烯/PVDC复合膜包装牛奶，采用尼龙/PVDC复合膜包装高温蒸煮食品的应用。虽然现有的PVDC膜或PVDC复合膜在具有较为优良的阻氧、阻汽以及阻隔气味的性能，但为了适应一些特殊产品，如特殊药品的包装，现有的PVDC膜或PVDC复合膜的密封阻隔性能仍有待提高。此外，现有的PVDC膜或PVDC复合膜通常是以塑料为基材制备而成，只具有单一的阻隔性能，不具备导电性能，无法用于需要抗静电以及电磁屏蔽的电子产品的包装，其功能还有待进一步拓展和提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供具有阻隔性和导电性的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料及其制备方法，以提高聚偏二氯乙烯膜的阻隔性能，并赋予其导电性能，丰富聚偏二氯乙烯膜产品的品种。

本发明所述具有阻隔性和导电性的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料，该复合材料由基材和覆盖在基材上的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层组成，或者由基材、依次覆盖在基材上的粘结剂层和聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层组成，所述聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层包括聚偏二氯乙烯和石墨烯，该复合材料层中石墨烯的含量为0.1wt％～10wt％。

上述聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料中，所述基材呈薄膜状或片状，基材的单面或者双面上覆盖有聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层。基材上聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层的覆盖层数和厚度根据实际应用需求进行确定，聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层的厚度通常为2～1000μm。

上述聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料中，所述基材织物基材、有机基材或者无机基材；所述织物基材可为牛津布、网格布或者无纺布等；所述有机基材可为塑料基材、纸张、玻璃纸等，其中塑料基材可为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯或者聚乙烯醇等；所述无机基材可为铝箔。

上述聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料中，所述聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层中还含有添加剂，聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料层中，石墨烯的含量为0.1wt％～10wt％，添加剂的含量不超过2.5wt％，余量为聚偏二氯乙烯，所述添加剂为苯甲醇、2-乙基乙醇、1-十二醇、乙酸钾、乙酸钠、碳酸氢钠、十二烷基磺酸钠、甘油三月桂酸酯、柠檬酸、山梨聚糖单二十二烷酸酯、异丙醇、柠檬酸钠、双甘油脂肪酸酯中的至少一种。

上述聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料中，所述聚偏二氯乙烯是以偏二氯乙烯单体为主要成分，与第二单体聚合而成的共聚物，可为市售的任意聚偏二氯乙烯，例如，以偏二氯乙烯单体为主要成分，与氯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、全氟酯、乙酸乙酯或者甲基丙烯酸甲酯聚合而成的共聚物。

本发明还提供了一种具有阻隔性和导电性的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，工艺步骤如下：

(1)将氧化石墨烯0.1～10质量份均匀分散在溶剂100质量份中形成氧化石墨烯分散液，然后加入聚偏二氯乙烯乳液5～300质量份并超声或搅拌至氧化石墨烯分散液与聚偏二氯乙烯乳液混合均匀得复合乳液；所述溶剂为水、乙醇、丙酮或者四氢呋喃，所述聚偏二氯乙烯乳液的固含量为10％～80％；

(2)将步骤(1)所得复合乳液均匀涂布在经过电晕处理或者是预涂有粘合剂的基材上，干燥后得到聚偏二氯乙烯/氧化石墨烯复合材料；或者将步骤(1)所得复合乳液均匀涂布在经过电晕处理或者是预涂有粘合剂的基材上并干燥，然后重复上述涂布复合乳液和干燥的操作至少1次，得到聚偏二氯乙烯/氧化石墨烯复合材料；

(3)采用还原剂将步骤(2)所得聚偏二氯乙烯/氧化石墨烯复合材料中的氧化石墨烯还原为石墨烯，经干燥后在30～45℃熟化1～3天，即得具有阻隔性和导电性的聚偏二氯乙烯/石墨烯复合材料。

上述方法中，所述还原剂为水合肼、正丁胺、乙二胺、维生素C水溶液、硼氢化钠水溶液或者柠檬酸氢钠水溶液。