[发明专利]一种石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料由预聚物A和预聚物B混合，加入扩链剂反应制得；按照质量份数，预聚物A：预聚物B为10-50：50-90；所述预聚物A为还原氧化石墨烯/脂肪族高结晶度型聚酯预聚体，酸值为2.64-15.1，结晶度为57.7％-70.4％；所述预聚物B为还原氧化石墨烯/无定形聚酯预聚体，酸值为3.87-17.08，凝胶含量为8.7％-24.2％；所述的扩链剂选自二苯基甲烷二异氰酸酯和2，6-己二异氰酸酯；

预聚物A由组分a、组分b与氧化石墨烯原位熔融缩聚，经氧化石墨烯还原剂、催化剂、抗氧剂和阻聚剂处理制得；所述组分a为脂肪族二元醇，所述组分b为脂肪族饱和二元酸，组分a中-OH官能团与组分b中-COOH官能团的摩尔比为1.05:1～1.3:1或组分b中-COOH官能团与组分a中-OH官能团的摩尔比为1.05:1～1.3:1，氧化石墨烯占组分a和组分b总质量的0.1～2％；

预聚物B由组分c、组分d与氧化石墨烯原位熔融缩聚，经氧化石墨烯还原剂、催化剂、抗氧剂和阻聚剂处理制得；所述组分c为脂肪族二元醇与脂肪族多元醇的混合物，其中，多元醇与二元醇的摩尔比为1:5～1:50；所述组分d为脂肪族二元酸和脂肪族多元酸的混合物，其中多元酸与二元酸的摩尔比为1:5～1:50，组分c中的-OH官能团摩尔数与组分d中-COOH官能团摩尔数之比为1.05:1～1.4:1或组分d中-COOH官能团摩尔数与组分c中-OH官能团摩尔数之比为1.05:1～1.4:1；氧化石墨烯占组分c和组分d总质量的0.1～2％；

所述氧化石墨烯还原剂为对苯二酚，所述催化剂为对甲苯磺酸，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010按照任意比例混合的复配物，所述的阻聚剂为对苯二酚。

2.根据权利要求1所述的石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，所述脂肪族二元醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇或1,10-癸二醇或其衍生物中的一种或其任意比例的混合物。

3.根据权利要求1所述的石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，所述脂肪族多元醇选自甘油、山梨醇、季戊四醇、甘露醇、木糖醇或其衍生物中的一种或其任意比例的混合物。

4.根据权利要求1所述的石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，所述脂肪族二元酸为脂肪族饱和二元酸和脂肪族不饱和二元酸中的一种或其任意比例的混合物。

5.根据权利要求4所述的石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，所述脂肪族饱和二元酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十五碳二元酸中的一种或其任意比例的混合物。

6.根据权利要求4所述的石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，脂肪族不饱和二元酸选自衣康酸、富马酸中的一种或其任意比例的混合物。

7.根据权利要求1所述的石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，其特征在于，脂肪族多元酸选自苹果酸、柠檬酸、酒石酸或其衍生物中的一种或其任意比例的混合物。

8.一种制备如权利要求1-7任一所述石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）预聚物A的制备：按比例将氧化石墨烯放入盛有脂肪族二元醇的反应器中，磁力搅拌，随后超声分散，得到氧化石墨烯/脂肪族二元醇混合液；按比例将脂肪族饱和二元酸、氧化石墨烯还原剂加入到反应器中，搅拌升温至140℃，然后阶段升温至180℃，在氮气保护下酯化反应2h，当收集理论生成水量的90％以上时，按比例加入催化剂、抗氧剂和阻聚剂，在1000Pa下，升温至220℃，继续反应3.5h，制得预聚物A；

（2）预聚物B的制备：按比例将氧化石墨烯放入盛有脂肪族二元醇和脂肪族多元醇的反应器中，磁力搅拌，随后超声分散，得到氧化石墨烯/脂肪族二元醇及脂肪族多元醇混合液；按比例将脂肪族二元酸、脂肪族多元酸和氧化石墨烯还原剂加入到反应器中，搅拌阶段升温至140℃，然后阶段升温至180℃，在氮气保护下酯化反应1.5h，当收集理论生成水量的90％以上时，按比例加入催化剂、抗氧剂和阻聚剂，在1000Pa下，升温至220℃，继续反应4h，制得预聚物B；

（3）按比例将上述步骤中得到的预聚物A和预聚物B混合，加入扩链剂，升温至120℃，在氮气保护下，反应10min，抽真空至1000Pa，继续反应0.5h，制得石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料。