[发明专利]一种高稳定性阻氧管材的制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性阻氧管材的制备方法，包括以下步骤：一、制备聚乙烯醇/纳米纤维素复合材料；二、聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯聚合物制备；三、高稳定性阻氧管材的制备。本发明制备的复合管材有较好阻氧性和稳定性，可应用于地暖系统的保温管材。

【技术领域】

本发明涉及高分子材料阻氧性能领域，具体涉及一种高稳定性阻氧管材的制备方法。

【背景技术】

在地暖系统中，管材对阻隔氧气的要求较高，目前在国内大多是在PE-X或 PE-RT管材内层涂覆或共挤一层EVOH(聚乙烯-乙烯醇)，本来EVOH的确有气体阻隔的作用，但是由于在EVOH树脂的分子结构中存在着羟基，EVOH树脂具有亲水性和吸湿性。当吸附湿气后，气体的阻隔性能与PE-X区别不大，用在地暖管路中，所谓的阻隔层会吸收混凝土中的水分，彻底失去阻氧能力，现有市场上的PE燃气管道对氧气的透过系数较高。

目前阻氧塑料管材的生产加工方法多采用涂布法，此法为2步成型，即在已经挤出定型的单层管上同时挤出粘合层和阻隔层(EVOH)涂层形成三层结构，但共挤表面的粘合强度低，易产生分层现象。

中国专利106700110A公开了氧化石墨烯/纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备方法，该专利解决了复合膜阻隔性能差的问题，我们在实验研究中想通过聚乙烯醇/纳米纤维素/氧化石墨烯三种材料与聚乙烯材料复合形成管材改进其阻氧性能，但是使用氧化石墨烯会因为表面富有氧化态基团，在管材制备过程中会因为过于活泼而与产物发生化学反应，导致变质，使得复合管材因失去了石墨烯优越的性能从而变得稳定性能差。

【发明内容】

本发明的目的之一是，提供一种一步共挤出的复核管材，解决背景技术中分层的问题；

本发明的目的之二是，提供一种稳定性好的聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合管材，解决氧化石墨烯过于活泼使得管材变性的问题；

本发明的目的之三是，提供一种阻氧性能好的聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合管材，满足在地暖系统中使用时对阻氧性能的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

利用生物质纳米纤维素纤维(CNF)的高强度和高长径比，向聚乙烯醇(PVA) 中引入纳米纤维素，同时选用还原氧化石墨烯(rGO)作为增强相。将纳米纤维素和氧化石墨烯同时引入到聚乙烯醇基体中，利用绿色还原剂D-果糖对氧化石墨烯进行原位还原得到rGO。采用浇注法制备力学性能和阻隔性能优异的聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯(PVA/CNF/rGO)复合聚合物材料。最后采用复合聚合物材料一定比例加入耐热聚乙烯中进行管材挤出成型制得一种高稳定性阻氧管材。

具体地，聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合聚合物的制备步骤为：

1.纳米纤维素悬浮液和氧化石墨烯溶液的制备

采用竹粉制备纳米纤维素以及石墨粉制备氧化石墨烯，利用化学处理和机械处理从竹粉中提取纳米纤维素,并配制质量分数为0.8％的纳米纤维素悬浮液。采用改进的Hummers法制备质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液。

优选地，所采用的竹粉粒径大小为40-60目。

2.聚乙烯醇/纳米纤维素复合材料的制备

取聚乙烯醇颗粒溶于蒸馏水中，于一定温度下搅拌2h，得到聚乙烯醇溶液，静置去泡备用。再取50ml-200ml聚乙烯醇水溶液浇注于玻璃基板，室温干燥后、研磨成粉。

取上述纳米纤维素溶液与聚乙烯醇混合，其中溶质纳米纤维素占聚乙烯醇质量的10％。混合溶液在磁力搅拌下搅拌1h，再超声处理。静置24h后，浇注于玻璃基板中，室温干燥后，研磨成粉得到聚乙烯醇/纳米纤维素复合材料。

优选地所采取的搅拌温度为80-100℃。