[发明专利]石墨烯全降解复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于全降解复合材料领域，具体涉及一种石墨烯全降解复合材料及其制备方法及应用。针对现有可降解塑料降解效果不好、力学性能不佳、不稳定等缺陷，本发明提供了一种石墨烯可降解复合材料的制备方法，该方法通过将石墨烯与脂肪酸混合改性后，再与树脂混合，让石墨烯包覆树脂，最后混合辅料后制备得到石墨烯可降解复合材料母粒，制备成膜袋。本发明通过特有的石墨烯改性方法得到改性石墨烯，进而提高石墨烯可降解复合材料的力学性能，方法操作简单，适宜用在全降解塑料领域。

技术领域

本发明属于全降解复合材料领域，具体涉及一种石墨烯全降解复合材料及其制备方法及应用。

背景技术

塑料是目前人们生活中最常用的材料，而塑料的滥用与随意丢弃造成了日益严重的“白色污染”。发展全降解的塑料制品迫在眉睫，然而目前的全降解塑料存在力学性能差、成本高等问题。

聚乳酸(简称PLA)是一类新型的热塑性脂肪族聚酯，具有较高的强度，一定的生物相容性和耐热性，其制备所需的原材料为乳酸，乳酸来源广泛，主要由玉米、甘蔗、甜菜、秸秆等含有淀粉和纤维素的物质发酵得到。聚乳酸在大自然中最终的分解产物为二氧化碳和水，对环境没有任何污染，具有可持续发展性。聚乳酸作为一种环境友好材料，从长远看，它可以从根本上解决塑料污染所带来的生态问题。但是，聚乳酸自身刚性较大，以致主要由其制成的材料存在脆性严重、冲击韧性较差，且热稳定性不佳等技术缺陷，这也大大限制了聚乳酸在可降解膜材料领域的推广应用。

因此，行业内急需开发一种力学性能更高、稳定性更好、并且可以全降解的复合材料，以缓解塑料制品造成的环境压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有可降解塑料降解效果不好、力学性能不佳、不稳定等缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种石墨烯可降解复合材料的制备方法。该方法包括如下步骤：

a、取石墨烯和脂肪酸，烘干，球磨，再次烘干，得到改性石墨烯；

b、将改性石墨烯与树脂进行混合，转速300～1000rpm下混合10～30min，然后以100～800rpm的转速卸料，并不断疏通卸料口，让石墨烯充分包覆树脂颗粒，得到共混物A；

c、将步骤b所述的共混物A与辅料混合，在400～1100rpm转速下混合5～30min，待料温达到80～120℃后停止，得到共混物B；

d、将共混物B通过双螺杆挤出机挤出并冷却造粒，得到石墨烯可降解复合材料母粒，将母粒通过吹膜机和制袋机制成膜袋。

其中，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤a所述石墨烯与树脂酸的重量比为92～99:1～8。

其中，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤a所述烘干的温度为40～80℃，时间为1～3h。

其中，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤a所述球磨时加入球磨球，粒径为2～15mm，球磨30～120min，转速为200～600rpm。

其中，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤a所述再次烘干温度为40～80℃，时间为30～90min。

其中，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤b所述树脂为PLA、PBAT或PBS中的至少一种。

其中，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤b中所述改性石墨烯与树脂的重量比为0.1～1:99～99.9。

优选的，上述石墨烯可降解复合材料的制备方法中，步骤b所述树脂为PLA和PBAT的组合物。

进一步优选的，所述改性石墨烯与树脂的组成为：改性石墨烯0.1～1份，PLA 19～59.9份，PBAT 40～80份。