CN105131450A

CN105131450A - 石墨烯改性聚氯乙烯材料及其制备方法

Info

Publication number: CN105131450A
Application number: CN201510515684.3A
Authority: CN
Inventors: 陈文智; 周明杰; 胡科
Original assignee: NINGBO HUAAN BUILDING MATERIALS SMELTING Ltd
Current assignee: NINGBO HUAAN BUILDING MATERIALS SMELTING Ltd
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2015-12-09

Abstract

一种石墨烯改性聚氯乙烯材料及其制备方法，其特征在于：该材料的制备原料为以下重量份的各组分：聚氯乙烯100份，轻质轻钙10-15份，稳定剂3.5-4.0份，ACR-2015.0-7.0份，ACR-9011.0-3.0份，钛白粉3.0-4.0份，石蜡0.1-0.3份，PE蜡0.4-0.7份，增白剂0.01-0.014份，石墨烯1.5-4.0份。具有较低的表面电阻、能适用国标GB/T20105-2006以及煤炭行业的MT164-2007,165-2007的抗静电要求，此外还具有良好的机械性能，在地暖管材等行业机械强度能满足使用要求的优点。

Description

石墨烯改性聚氯乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性聚氯乙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)，是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，具有良好的力学性能，电性能、耐腐蚀性能、阻燃性能等优良的综合性能，且其有着色性好，价格低廉、原材料来源广，因而在化学建材和其他领域收到广泛的应用，是目前使用量最大、最广泛的通用树脂之一。PVC在型材、异型材、管材、板材、包装材料、薄膜材料、泡沫材料和涂层材料等众多领域都有着广泛的应用。

但是PVC表面电阻高达10¹⁴-10¹⁷欧姆，容易产生静电，易引发爆炸和火灾。因此提高其抗静电能力成为其广泛应用的必然选择；传统方法采用添加导电剂，且添加量很高(十几个百分点以上)，这样导致制品的机械性能大大降低，而且上述传统的加工方法也难以让制品的表面电阻率长期达到10⁸欧姆以下，故而难以达到国标GB/T20105-2006以及煤炭行业的MT164-2007,165-2007的抗静电要求，严重影响使用安全。

石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料，具有优异的电学性能、力学性能和热学性能，且具有独特的二维纳米结构。而如何将石墨烯与聚氯乙烯材料相互结合，制备一种既具有相对较低的表面电阻，同时又能保证较强的机械性能的适用于型材、异型材、管材、板材、包装材料、薄膜材料、泡沫材料和涂层材料的复合材料，目前尚没有报道。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种具有较低的表面电阻、能适用国标GB/T20105-2006以及煤炭行业的MT164-2007,165-2007的抗静电要求，此外还具有良好的机械性能，在地暖管材等行业机械强度能满足使用要求的石墨烯改性聚氯乙烯材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下方案来实现：一种石墨烯改性聚氯乙烯材料，该材料的制备原料为以下重量份的各组分：聚氯乙烯100份，轻质轻钙(轻钙粉又称轻质碳酸钙轻钙粉)10-15份，稳定剂3.5-4.0份，ACR-2015.0-7.0份，ACR-9011.0-3.0份，钛白粉3.0-4.0份，石蜡0.1-0.3份，PE蜡0.4-0.7份，增白剂0.01-0.014份，石墨烯1.5-4.0份。

作为优选，本发明上述的石墨烯改性聚氯乙烯材料，该材料的制备原料为以下重量份的各组分：聚氯乙烯100份，轻质轻钙(轻钙粉又称轻质碳酸钙轻钙粉)12-15份，稳定剂3.5-4.0份，ACR-2016.0-7.0份，ACR-9011.5-2.5份，钛白粉3.0-4.0份，石蜡0.1-0.3份，PE蜡0.5-0.6份，增白剂0.012-0.014份，石墨烯2-3份。

本发明上述的聚氯乙烯为型号为SG-5的聚氯乙烯，该型号的聚氯乙烯具有热稳定性好、体积电阻率高、材料用做电绝缘部件的效能高。

本发明上述的ACR-201、ACR-901二者合理的用量和配比具有能提高熔融速率率和促进同步均匀塑化，能明显缩短塑化时间，改进热塑性熔体的流变性能，改善热弹性状态下熔体力学性能，提高制品的外观质量等综合功能。

本发明上述的稳定剂为市售应用于PVC的稳定剂，比如NP-200P钙锌复合稳定剂、铅盐稳定剂(G307、G301等)等等常用稳定剂。

本发明的增白剂为市售常规应用于PVC的增白剂，如pvc荧光增白剂(型号：OB-1)型号规格：DBH的增白剂等均可。

本发明要解决的另一个问题是提供一种上述石墨烯改性聚氯乙烯材料的制备方法，制备步骤包括：

(1)按照配方比例称取各原料，然后于混合机中进行混合，先进行高温搅拌混合，高温温度为100-150℃，原料熔融后再进行低温混合，低温混合温度为35-50℃；

(2)将混合后的物料放入挤出机中仅仅挤出，挤出压力为15-25MPa；挤出收水冷定型；

(3)然后进行长度牵引，以牵引机牵引至额定长度；然后进行长度切割即可。

本发明上述步骤(1)的高温温度优选120℃，低温混合温度为45℃。

本发明上述步骤(2)的挤出压力优选为20MPa。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明采用石墨烯作为改性材料，石墨烯具有优异的导电性能，同时其片状结构决定了电子能够在二维空间内传导，因此可以视为理想的导电剂，在几何形状上，碳黑、碳纳米管和石墨烯可以抽象看成点、线、面，他们与PVC的导电接触界面必然不同，显然石墨烯与PVC间的接触面积最为显著，对提高电子传导率更高；而且本发明的石墨烯作为改性材料添加量少，制品却能长期保持其表面电阻率达到10⁸欧姆以下；此外，石墨烯还具有高弹性、高强度和刚度，添加后不仅不会降低材料的力学性能，反而大大提高了制品的机械强度。

2.本发明的配方，通过合理选取助剂和用量，结合其它组分，充分发挥协同作用，制备的产品拉伸强度≥35Mpa，排水管外壁表面电阻平均值应不大于1.0×10⁴Ω。具有优良的机械性能。

3.本发明制备方法简单、易操作。

附图说明

图1本发明制备工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

步骤包括：

(1)按照配方比例称取各原料，然后于混合机中进行混合，先进行高温搅拌混合，高温温度为120℃，原料熔融后再进行低温混合，低温混合温度为45℃；

(2)将混合后的物料放入挤出机中仅仅挤出，挤出压力为20MPa；挤出收水冷定型；

原料配方：聚氯乙烯100份，轻质轻钙(轻钙粉又称轻质碳酸钙轻钙粉)12份，稳定剂3.5份，ACR-2016.0份，ACR-9012.0份，钛白粉3.5份，石蜡0.2份，PE蜡0.5份，增白剂0.012份，石墨烯3份。

实施例2

原料配方：聚氯乙烯100份，轻质轻钙(轻钙粉又称轻质碳酸钙轻钙粉)13份，稳定剂3.8份，ACR-2016.5份，ACR-9012份，钛白粉3.5份，石蜡0.25份，PE蜡0.55份，增白剂0.013份，石墨烯2.5份。

制备步骤同实施例1。

实施例3

原料配方：聚氯乙烯100份，轻质轻钙(轻钙粉又称轻质碳酸钙轻钙粉)15份，稳定剂4.0份，ACR-2017.0份，ACR-9013.0份，钛白粉4.0份，石蜡0.3份，PE蜡0.65份，增白剂0.014份，石墨烯3.5份。

制备步骤同实施例1。

本发明实施例样品，其性能指标见表1：

表1本发明实施例样品性能

Claims

1.一种石墨烯改性聚氯乙烯材料，其特征在于：该材料的制备原料为以下重量份的各组分：聚氯乙烯100份，轻质轻钙10-15份，稳定剂3.5-4.0份，ACR-2015.0-7.0份，ACR-9011.0-3.0份，钛白粉3.0-4.0份，石蜡0.1-0.3份，PE蜡0.4-0.7份，增白剂0.01-0.014份，石墨烯1.5-4.0份。

2.根据权利要求1所述的石墨烯改性聚氯乙烯材料，其特征在于：该材料的制备原料为以下重量份的各组分：聚氯乙烯100份，轻质轻钙12-15份，稳定剂3.5-4.0份，ACR-2016.0-7.0份，ACR-9011.5-2.5份，钛白粉3.0-4.0份，石蜡0.1-0.3份，PE蜡0.5-0.6份，增白剂0.012-0.014份，石墨烯2-3份。

3.根据权利要求2所述的石墨烯改性聚氯乙烯材料，其特征在于：所述的聚氯乙烯为型号为SG-5的聚氯乙烯。

4.一种石墨烯改性聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：

5.根据权利要求4所述的石墨烯改性聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)的高温温度优选120℃，低温混合温度为45℃。

6.根据权利要求4所述的石墨烯改性聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)的挤出压力为20MPa。