抗静电聚乙醇酸组合物与抗静电聚乙醇酸复合材料及应用制造技术

本发明专利技术属于聚合物材料领域，涉及一种抗静电聚乙醇酸组合物与抗静电聚乙醇酸复合材料及应用。该抗静电聚乙醇酸组合物包含以下组分：聚乙醇酸100重量份；抗静电剂0.01

【技术实现步骤摘要】
抗静电聚乙醇酸组合物与抗静电聚乙醇酸复合材料及应用


[0001]本专利技术属于聚合物材料领域，具体地，涉及一种抗静电聚乙醇酸组合物、由其制得的抗静电聚乙醇酸复合材料，以及该抗静电聚乙醇酸组合物和抗静电聚乙醇酸复合材料的应用。

技术介绍

[0002]作为线性脂肪族聚酯，聚乙醇酸(PGA)具有较高结晶度。PGA具有良好的耐化学溶剂性能。在已知可降解塑料中，PGA的完全生物降解和水解能力表现优异。此外PGA的力学强度优异，弯曲模量高达7GPa以上。聚乙醇酸属于石油基生物可降解材料，产品具有优异的力学性能、耐热性、气体阻隔性、生物相容性和可降解性，在可降解包装材料等领域具有良好的应用前景。与其他合成树脂制品类似，PGA的表面电阻率及体积电阻率达到10
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Ω，这导致其成型制品容易由于摩擦而产生静电，导致尘埃附着，被包装物积累电荷。当人体接触到带静电的PGA制品时，会产生触电的感觉。此外，静电积聚将会发生静电引力或斥力、火花放电现象，这在干燥储存条件下会造成火灾。当PGA作为集成电路、新品及电容器等相关电子材料包装时，同样对其防静电性能有较高要求。因此，希望开发出具有防静电功能的聚乙醇酸组合物，并且要求具有良好的抗静电性能。美国专利US8399077B1公开了一种薄膜，该薄膜具有至少一个阻气层，该阻气层包括降噪聚合物树脂和聚乙醇酸树脂。该专利的组合物中加入了抗静电剂，但没有提及加入后薄膜的表面电阻率和体积电阻率。
[0003]石墨烯自发现以来一直被认为具有良好的导电和防静电性能。少量添加时，聚合物即具有良好的抗静电性能，但是由于石墨烯表面惰性，与聚合物分子间缺乏有效的化学键或氢键连接，往往需要进行表面功能化处理。功能化石墨烯是指在石墨烯表面或边缘通过化学反应引入功能基团，例如羧基、胺基、环氧基。引入功能基团的主要目的是提高石墨烯的极性或提供化学反应位点，增强石墨烯与其它材料之间的相互作用。但是，引入活性基团的同时破坏了石墨烯表面的共轭体系，肯定减弱了石墨烯的良好导电性能，修饰基团引入越多，石墨烯电子传导性能损失越大。如果控制只在石墨烯的边缘引入功能基团，那么石墨烯表面的共轭体系未被破坏，从而保全石墨烯的基本性能。这样既引入活性基团又保全石墨烯的性能。但是，这种选择性修饰石墨烯的制备难度大。目前，应用文献报道很少。US20130018204A1通过球磨石墨与干冰的方法，可以在石墨片边缘修饰羧基，首先制备边缘修饰羧基的石墨，当引入羧基足够多后，将边缘修饰羧基的石墨分散于水中可以得到边缘修饰的石墨烯。这种方法需要引入足够多的强极性基团(即修饰出的边缘羧基)，并且必须通过加入水，才能将石墨剥离成石墨烯，且得到的石墨烯尺寸为纳米级，在与聚合物共混时容易发生团聚，从而影响抗静电效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的聚乙醇酸成型体防静电性能差、抗静电剂添加量高、石墨烯功能化后结构被破坏等问题，提供一种新的抗静电聚乙醇酸组合物，以
及由该组合物制得的聚乙醇酸材料及应用。本专利技术的抗静电聚乙醇酸组合物具有良好的力学性能和抗静电性能，并可自然降解。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种抗静电聚乙醇酸组合物，该抗静电聚乙醇酸组合物包含以下组分：
[0006]聚乙醇酸100重量份；
[0007]抗静电剂0.01
‑
10重量份，优选0.05
‑
5重量份，更优选0.1
‑
1重量份；
[0008]其中，所述抗静电剂为边缘改性石墨烯，所述边缘改性石墨烯具备以下特征：
[0009]平均片径为2
‑
30μm，优选为5
‑
15μm；和/或
[0010]平均纵横比为600
‑
10000：1，优选为1200
‑
4500：1，更优选为1500
‑
3800：1；和/或
[0011]电导率为200
‑
800S/m，优选为300
‑
600S/m；和/或
[0012]所述边缘改性石墨烯中，以氧元素计的氧含量为3
‑
30at％，优选为5
‑
18at％；以氢元素计的氢含量为1
‑
10at％，优选为3
‑
8at％。
[0013]本专利技术的第二方面提供一种抗静电聚乙醇酸复合材料，其由上述抗静电聚乙醇酸组合物制得。
[0014]本专利技术的第三方面提供上述抗静电聚乙醇酸组合物和/或上述抗静电聚乙醇酸复合材料的应用。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0016]本专利技术采用一种长效抗静电剂，可以有效提高组合物的抗静电性能，所采用的边缘改性石墨烯的制备方法绿色环保，生产成本低；同时，还具有反应周期短、工艺简单、制备得到的边缘羧基化石墨烯的片层完整性好等优点。
[0017]本专利技术的抗静电聚乙醇酸组合物以聚乙醇酸为基体树脂，以边缘改性石墨烯为长效抗静电剂，并优选进一步加入分子扩链剂，分子扩链剂中的极性基团能够增强与石墨烯边缘羟基的紧密结合，改善了边缘改性石墨烯与聚乙醇酸的粘结力。此外，分子扩链剂形成的缠结分子链会聚集形成微球分散相，对材料发挥增韧作用，提高组合物的抗冲性能。
[0018]本专利技术组合物中还可以进一步加入相容剂，相容剂与改性聚乙醇酸基体共同作用，进一步提高了基体与边缘改性石墨烯的相容性，显著提高了组合物的耐热性能。本专利技术所得聚乙醇酸抗静电复合材料，具有大幅提高的拉伸强度及冲击强度等力学性能，对实际生产应用有重要意义。本专利技术提供的抗静电聚乙醇酸复合材料为非交联结构，可以在中性环境下降解，不对地层造成二次污染，符合循环经济的要求。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0021]本专利技术提供一种抗静电聚乙醇酸组合物，该抗静电聚乙醇酸组合物包含以下组分：
[0022]聚乙醇酸100重量份；
[0023]抗静电剂0.01
‑
10重量份；
[0024]其中，所述抗静电剂为边缘改性石墨烯，所述边缘改性石墨烯具备以下特征：
[0025]平均片径为2
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30μm，优选为5
‑
15μm；和/或
[0026]平均纵横比为600
‑
10000：1，优选为1200
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4500：1，更优选为1500
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3800：1；和/或
[0027]电导率为200
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800S/m，优选为300
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600S/m；和/或
[0028]所述边缘改性石墨烯中，以氧元素计的氧含量为3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗静电聚乙醇酸组合物，其特征在于，该抗静电聚乙醇酸组合物包含以下组分：聚乙醇酸100重量份；抗静电剂0.01
‑
10重量份，优选0.05
‑
5重量份，更优选0.1
‑
1重量份；其中，所述抗静电剂为边缘改性石墨烯，所述边缘改性石墨烯具备以下特征：平均片径为2
‑
30μm，优选为5
‑
15μm；和/或平均纵横比为600
‑
10000：1，优选为1200
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4500：1，更优选为1500
‑
3800：1；和/或电导率为200
‑
800S/m，优选为300
‑
600S/m；和/或所述边缘改性石墨烯中，以氧元素计的氧含量为3
‑
30at％，优选为5
‑
18at％；以氢元素计的氢含量为1
‑
10at％，优选为3
‑
8at％。2.根据权利要求1所述的抗静电聚乙醇酸组合物，其中，所述聚乙醇酸在230℃、2.16kg载荷下的熔体流动速率为5
‑
60g/10min，优选为10
‑
50g/10min，更优选为15
‑
45g/10min；和/或，所述聚乙醇酸的重均相对分子质量为5万
‑
80万，优选为15万
‑
50万，更优选为20万
‑
30万；和/或，所述聚乙醇酸的分子量分布宽度Mw/Mn为2
‑
5，优选2
‑
3.5；和/或，所述聚乙醇酸为均聚型聚乙醇酸或共聚型聚乙醇酸，优选为均聚型聚乙醇酸。3.根据权利要求1所述的抗静电聚乙醇酸组合物，其中，所述边缘改性石墨烯为在超临界二氧化碳下通过磨盘研磨石墨制得；优选地，所述边缘改性石墨烯由包括以下步骤的方法制得：在高压磨盘釜中、在超临界二氧化碳的存在下将石墨粉进行研磨；所述石墨粉优选选自鳞片石墨粉和/或膨胀石墨粉，更优选地，所述石墨粉的粒径为10
‑
80目，优选为20
‑
60目。4.根据权利要求3所述的抗静电聚乙醇酸组合物，其中，所述边缘改性石墨烯由包括以下步骤的方法制得：步骤S1，将纯化或未纯化的石墨粉加入高压磨盘釜中；步骤S2，将二氧化碳通入高压磨盘釜中，并使其处于超临界状态，形成包含石墨粉和超临界二氧化碳的物料；步骤S3，将包含石墨粉和超临界二氧化碳的物料进行研磨；优选地，步骤S2中，通过使釜内的温度超过32.26℃，压力超过72.9atm使二氧化碳进入超临界状态；优选地，步骤S3中，研磨完成后，使高压磨盘釜内的压力快速下降；优选地，使高压磨盘釜内的压力在5～20秒内下降至1atm以下；优选地，所述高压磨盘釜中，温度为35
‑
200℃，优选为35
‑
100℃，更优选为35
‑
70℃；压力为75
‑
165atm，优选为75
‑
150atm，更优选为75
‑
125atm；搅拌速度为500
‑
10000r/min，优选为500
‑
5000r/min；研磨的时间为6
‑
48小时。5.根据权利要求1所述的抗静电聚乙醇酸组合物，其中，以聚乙醇酸为100重量份计，所述抗静电聚乙醇酸组合物还包含以下组分：含有极性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，吕明福，徐耀辉，张师军，王湘，高达利，李杰，李长金，尹华，杨庆泉，徐凯，王宇韬，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：