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基本信息

項(xiàng)目名稱：
原位聚合法制備氧化石墨烯/PET復(fù)合材料及其膜性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
作品是采用氧化石墨/PET共混改性的技術(shù)來(lái)得到高性能的PET材料，主要用于改進(jìn)當(dāng)下塑料制品中出現(xiàn)的性能不好的問(wèn)題。石墨烯獲得了2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，具有廣闊的應(yīng)用前景，因此我們的研究將會(huì)給塑料制品的高性能帶來(lái)契機(jī)。高性能的塑料薄膜制品會(huì)是將來(lái)材料科學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)。。
詳細(xì)介紹：
作品是采用共混改性的技術(shù)來(lái)得到高性能的PET材料，主要用于改進(jìn)當(dāng)下塑料制品中出現(xiàn)的性能不好、使用時(shí)間長(zhǎng)了性能下降很快的問(wèn)題。石墨烯獲得了2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，具有廣闊的應(yīng)用前景，因此我們的研究將會(huì)給塑料制品的高性能帶來(lái)契機(jī)。高性能的塑料制品（可樂(lè)瓶、各種容器）會(huì)是將來(lái)材料科學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)。本項(xiàng)目的研究包含合與加工兩個(gè)部分，最后的產(chǎn)品將做成可樂(lè)瓶，并做一系列的性能表征，并且其力學(xué)性能等遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于市面上的塑料制品，具有很大的應(yīng)用前景。

作品圖片

  • 原位聚合法制備氧化石墨烯/PET復(fù)合材料及其膜性能研究
  • 原位聚合法制備氧化石墨烯/PET復(fù)合材料及其膜性能研究

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

發(fā)明的目的： 當(dāng)前的PET薄膜制品使用性能上存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：以PET可樂(lè)瓶和薄膜制品為例，由于阻隔性能較差，使用時(shí)間長(zhǎng)以后會(huì)出現(xiàn)漏氣，造成氧氣進(jìn)入導(dǎo)致氧化；PET膜制品的力學(xué)性能需要進(jìn)一步的提高。本發(fā)明目的在于通過(guò)簡(jiǎn)單有效的方法，改善上述PET塑料薄膜的急需改善的性能。 基本思路： 結(jié)合我們前期研究工作，即采用以氧化石墨（GO）這種最薄的二維納米粒子作為填料，采用原位聚合法合成的方式加入到PET之中，在極低的含量下（0.03-0.3wt%）即能大幅度的提高PET的力學(xué)性能。我們將這種PET/GO納米復(fù)合材料準(zhǔn)備成薄膜制品，研究了其氣體阻隔性能、透濕性能和力學(xué)性能，在此基礎(chǔ)上分析了其在工業(yè)應(yīng)用上的潛在價(jià)值。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、首創(chuàng)將氧化石墨這種最薄的二維納米材料以填料的方式加入到PET中，采用原位聚合法保證了氧化石墨在PET中的良好分散，制備方法的創(chuàng)新是成功的關(guān)鍵。2、首次研究了氧化石墨對(duì)PET氣體阻隔性、透濕性及力學(xué)性能的影響，具有重要的學(xué)術(shù)和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。 技術(shù)關(guān)鍵： 本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵在于氧化石墨的制備與PET的合成主要的技術(shù)指標(biāo): 阻隔性能：透氣性<2957.7*10-6( cm3/m2*d*pa) (GB1038-2000) 透氣系數(shù)<5.477*10-15（cm3*cm/cm2*s*pa) 透濕性<43（g/m2*24h） 力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度>170Mpa 斷裂強(qiáng)度>130Mpa

科學(xué)性、先進(jìn)性

與當(dāng)前的薄膜材料相比我們的產(chǎn)品在透氧性和透氣性上都有很大的降低，透濕性也有大幅度的降低，同時(shí)薄膜的拉伸強(qiáng)度與斷裂強(qiáng)度也有成倍的提高。因此可以說(shuō)我們的作品在性能上比當(dāng)前市面上國(guó)內(nèi)外薄膜制品的性能至少提高了一倍。 我們薄膜的性能具體如下： 阻隔性能：透氣性1082.4*10-6( cm3/m2*d*pa) (GB1038-2000) 透氣系數(shù)2.00*10-15 （cm3*cm/cm2*s*pa) 透濕性20（g/m2*24h） 力學(xué)性能： 拉伸強(qiáng)度255Mpa 斷裂強(qiáng)度201Mpa 透光率（下降30%） 表面電阻：1*1012（RH=50%） 普通薄膜的主要技術(shù)指標(biāo)： 與普通薄膜的性能對(duì)比，我們的薄膜性能具有明顯的優(yōu)勢(shì)，性能有很大的提高。對(duì)當(dāng)前薄膜合成技術(shù)有了巨大的提高。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

本發(fā)明已送杭州大華塑業(yè)有限公司做性能鑒定，數(shù)據(jù)顯示本材料具有更低的透氣性能和透濕性能，同時(shí)強(qiáng)度方面有很大的提高。 （見(jiàn)所附試驗(yàn)報(bào)告） 本研究的部分成果已經(jīng)在本專業(yè)知名雜志《Journal of Materials Chemistry》接收。（影響因子：4.795，目前校稿已經(jīng)完成，即將出版，見(jiàn)所附論文）

作品所處階段

中試

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

技術(shù)作價(jià)入股或一次性轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

圖片 樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1、采用氧化石墨為填料原位聚合法合成PET材料，為PET材料合成提供了新的思路。2、所添加的氧化石墨比例很小（0.1%–0.3%)，成本不會(huì)增加，但阻隔性能與力學(xué)性能得到了巨大提高。3、加工過(guò)程成本耗費(fèi)與普通膜一致。 適用范圍：主要可以用于工業(yè)上各種高性能薄膜制品的生產(chǎn)，同時(shí)也可以開(kāi)發(fā)作為新型的高級(jí)塑料容器。推廣前景：本技術(shù)得到的膜材料能夠滿足市面上對(duì)膜材料的所有性能要求，而且比其他的薄膜材料具有更加優(yōu)秀的力學(xué)性能與阻隔性能，同時(shí)成本并未提高，這使得我們的技術(shù)具有很大的工業(yè)化生產(chǎn)潛力，具有良好的推廣前景。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：本發(fā)明可以用于各種薄膜的生產(chǎn)之中，尤其可用于對(duì)薄膜性能要求很高的地方。如精密儀器外包，保鮮膜等。所制的的瓶子可以用于盛放各種有毒或者貴重的液體氣體等。同時(shí)兼具優(yōu)異的性能和低廉的成本使得我們的產(chǎn)品具有良好的經(jīng)濟(jì)潛質(zhì)，當(dāng)前市場(chǎng)上對(duì)高性能薄膜的需求也日益增加，因此，我們有理由相信本產(chǎn)品如能得到推廣必將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

同類課題研究水平概述

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的合成材料之一，具有良好的耐熱性、耐藥品性、力學(xué)性能和電學(xué)性能，尤其是透明性好、絕緣性佳，較低的生產(chǎn)成本和較高的性能價(jià)格比。主要用于纖維，雙向拉伸薄膜和聚酯瓶，各種包裝容器等； 其中高阻隔性 PET。普通PET產(chǎn)品作為包裝材料也具有良好阻隔性，但是作為啤酒包裝瓶則達(dá)不到要求，目前玻璃啤酒瓶的諸多缺點(diǎn)引起全球關(guān)注，而作為玻璃啤酒瓶最佳替代品的PEN瓶?jī)r(jià)格昂貴，限制了其的使用，因此高阻隔性PET材料成為PET容器業(yè)和啤酒包裝業(yè)的開(kāi)發(fā)與研究重點(diǎn)。近幾年來(lái)， 國(guó)內(nèi)關(guān)于 P E T改性的研究很多，也提出了不少新方法和思路，改性研究主要集中在改善 P E T的結(jié)晶速率( t1／2 )，熱變形溫度( HDT )，氣透性，力學(xué)性能等幾個(gè)方面?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)外常用改性方法有以下幾種： 1、共混改性 高聚物共混改性法簡(jiǎn)便易行， 在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上有很大的優(yōu)勢(shì)， 它不僅保留了原有高聚物的優(yōu)點(diǎn)，由于添加了新的物質(zhì)， 通過(guò)改變聚集態(tài)結(jié)構(gòu)而賦予了高聚物新的性能，具有一定的理論和實(shí)用價(jià)值。 2、化學(xué)改性 化學(xué)改性是指在一種組分中加入另一種或幾種組分發(fā)生共聚、 縮聚等化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的聚合物合金的改性方法。 3、納米無(wú)機(jī)物復(fù)合改性納米粒子是指粒徑在 lnm～100nm的原子團(tuán)簇或微粒。與普通粒子相比，具有獨(dú)特的光、電、磁及化學(xué)特性，主要體現(xiàn)在量子尺寸效應(yīng)、 表面效應(yīng)、界面效應(yīng)等方面。有學(xué)者認(rèn)為，納米粒子將是2l世 紀(jì)最有前途的材料之一， 國(guó)內(nèi)外都有大量的研究報(bào)道，它應(yīng)用于高分子材料中，對(duì)于材料的工程化與功能化產(chǎn)生了極大的作用。 在這之中，氧化石墨以其較石墨和膨脹石墨有更多的極性官能團(tuán)和更大的層間距，較粘土有更大的離子交換能力，令金屬離子、極性小分子甚至高聚物都很容易嵌入到氧化石墨層間形成以氧化石墨作宿主的納米復(fù)合材料，及聚合物／氧化石墨納米復(fù)合材料。近幾年來(lái)它發(fā)展較為迅速，其主客體間分子水平的結(jié)合可以大幅度降低界面的應(yīng)力集中，是集有機(jī)和無(wú)機(jī)納米組分于一體的新型功能材料，因而引起了國(guó)內(nèi)外材料研究人員的極大關(guān)注。
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