[发明专利]一种石墨烯改性PET薄膜材料以及制备方法

说明书

本发明涉及PET材料技术领域，具体公开了一种石墨烯改性PET薄膜材料及其制备方法，本发明在利用球磨法将石墨制作成石墨烯的时候，加入超临界二氧化碳和乙二醇，利用超临界二氧化碳的流体状态把乙二醇带入石墨烯片层中并分散均匀，使得超临界二氧化碳将石墨烯的边缘羧基化后，该边缘羧基化的石墨烯上的羧基立即与乙二醇发生酯化反应得到改性石墨烯，再利用该改性石墨烯与对苯二甲酸、乙二醇进行缩聚反应等形成石墨烯改性PET复合材料粒料，再经过拉伸挤出得到石墨烯改性PET薄膜材料。本发明的石墨烯与PET基体能够更加稳定地进行结合，从而大幅度地提升了石墨烯在PET基体中的阻隔效应，提升了石墨烯改性PET薄膜材料的整体阻隔性能。

技术领域

本发明属于PET材料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性PET薄膜材料以及制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸与乙二醇缩聚而成，由于其具有良好的透明性、化学稳定性、力学强度高、可回收利用等优点，已逐渐成为食品、饮料、药品包装等领域的首选材料。然而在这些应用中存在的共性问题是PET的阻隔性能不足，影响最终制品的性能。

石墨烯作为近年热门的新兴材料，在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等方面具有广阔的应用前景，致密的内部结构决定了石墨烯具有优异的阻隔性能，如何将石墨烯更好地运用在不同材料中，以提升材料整体的阻隔性能，达到不同领域的阻隔要求，也成为了人们近几年的研究方向。

公布号为CN106349462A的发明专利公布了一种包装制品用高阻隔纳米改性PET复合材料的制备，先将石墨烯或白石墨烯用表面活性剂处理，得到改性纳米材料粉体，然后通过原位聚合法或熔融共混法制备纳米改性PET复合材料。

但是上述这种方法制备得到的PET复合材料，其石墨烯与PET基体的结合度有所欠缺，不够稳定，相容性不够好，从而导致PET复合材料并不能达到某些领域理想的阻隔效果。

故如何改进石墨烯与PET的复合方法，提高石墨烯在PET基体中的稳定性，提升PET复合材料的整体阻隔性能，以适用具有更高阻隔要求的环境，成为了人们亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯改性PET薄膜材料，该材料中的石墨烯能够与PET基体更加稳定得结合在一起，从而提升了该材料整体的阻隔效果。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种石墨烯改性PET薄膜材料，以石墨和乙二醇为原料，在超临界二氧化碳的氛围下，通过球磨制备得到改性石墨烯，然后将所述改性石墨烯与另取的对苯二甲酸、乙二醇采用原位聚合法合成得到石墨烯改性PET复合材料粒料，然后通过多层拉伸挤出系统获得所述石墨烯改性PET薄膜材料。

现有技术中在利用球磨法将石墨制作成石墨烯的时候，处于二氧化碳氛围下可以得到边缘羧基化的石墨烯，而本方案在通过球磨法制作改性石墨烯时，原料不仅仅加入了石墨，乙二醇也是同时存在的，并且使用的是超临界二氧化碳，这样可以利用超临界二氧化碳的流体状态把同为流体状态的乙二醇带入石墨烯片层中并分散均匀，使得超临界二氧化碳将石墨烯的边缘羧基化后，该边缘羧基化的石墨烯上的羧基立即与乙二醇发生酯化反应得到改性石墨烯，有效的克服了剥离后石墨烯再团聚的问题。同时该改性石墨烯上具有醇羟基能够参与与另取的对苯二甲酸、乙二醇进行的缩聚反应从而形成石墨烯改性PET复合材料粒料，该石墨烯改性PET复合材料粒料中的石墨烯与PET基体以化学键键合的形式结合在一起，并且石墨烯片层极薄、分散良好，故石墨烯与PET基体的结合更加稳定，从而使最后得到的石墨烯改性PET薄膜材料的整体阻隔性能较好。

进一步地，所述石墨为鳞片石墨、膨胀石墨、块状石墨、无定形石墨中的一种或多种。

进一步地，所述石墨为鳞片石墨。

采用上述技术方案，当选用的石墨原料为鳞片石墨时，其最后得到的石墨烯改性PET薄膜材料的阻隔性能更好。