[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

说明书

本发明公开了一种石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料及其制备方法，预聚物A为还原氧化石墨烯/脂肪族端高结晶度型聚酯预聚体，预聚物B为还原氧化石墨烯/无定形聚酯预聚体，本发明通过二元酸和二元醇的熔融缩聚、氧化石墨烯的原位缩聚和化学还原等方法，制备成一种具有较高力学性能和导电、导热性能的还原氧化石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料。其中，还原氧化石墨烯能够良好分散在热塑性三嵌段聚酯弹性体中，将会大大提高材料的力学性能，并赋予材料优良的导电、导热性能。

技术领域

本发明涉及聚合物复合材料技术领域，尤其涉及一种还原氧化石墨烯(rGO)/微交联型热塑性聚酯弹性体复合材料及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体兼具橡胶和塑料的特性，在室温下呈现出橡胶特性，表现出良好的弹性、耐低温性；而在高温下又呈现出塑料的特性，可塑化成型，加工方便，广泛应用于汽车制造、仪表设备等诸多领域。

随着电子行业的发展，对热塑性弹性体的导电导热性能提出了新的要求。如何大幅度提高热塑性弹性体的导热和导电等性能已成为一个重要课题。石墨烯的出现为热塑性弹性体的多功能化提供了新思路。石墨烯是一种新型二维碳原子晶体材料，每个碳原子均为sp²杂化，不仅比表面积高、质量轻，而且具有卓越的导电导热性能。因此，石墨烯作为优良的填充材料，对于制备高性能化和多功能化的热塑性弹性体复合材料具有重要的意义。

专利(CN 102391632 B)介绍了一种氧化石墨烯(GO)/不饱和聚酯复合材料及其制备方法，具体是先将GO/二元醇分散液与芳香族二元酸或酸酐缩聚，经乙烯基单体稀释后得GO/不饱和聚酯树脂，再加入引发剂和促进剂固化交联后制得，材料具有良好的力学、热学和电学性能。专利(CN 103642018 B)介绍了一种GO/聚酯弹性体复合材料及其制备方法，具体是由GO、脂肪族二元醇、芳香族二元酸与芳香族二甲酯为原料，先后通过GO/二元醇溶液的预处理，酯交换反应和缩聚反应制得，材料具有良好结晶性能和力学性能。

遗憾的是，上述专利中所选用原料为芳香族聚合物，生物降解性能差，使用后会对环境造成污染，且所述聚酯聚合物为线型结构，热稳定性差，力学性能低，限制了材料的实际应用范围。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料及其制备方法。该复合材料不仅具有良好的生物降解性能，而且具有优异的力学性能和优异的导电导热性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石墨烯/聚酯热塑性弹性体复合材料，包括：预聚物A和预聚物B，按照质量份数，预聚物A和预聚物B比例为10-50份：50-90份；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，结晶度为30％～95％；所述预聚物B为还原氧化石墨烯/无定形聚酯预聚体，其玻璃转化温度为-40℃以下。

优选地，预聚物A由组分a、组分b与氧化石墨烯原位熔融缩聚制得，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或脂肪族饱和二元酸酐，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％。

优选地，预聚物B由组分c、组分d与氧化石墨烯原位熔融缩聚制得，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、酸酐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，混合液中的-OH官能团摩尔数与-COOH官能团摩尔数之比为1.05:1～1.4:1或-COOH官能团摩尔数与-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％。