CN105504517A - 石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用 - Google Patents

石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用。本发明还提供了一种可激光标记的聚合物材料，它是在聚合物材料中添加石墨烯后，共混而成。本发明提供了石墨烯的一种新用途，具体而言，是石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用，这既拓展了石墨烯的应用领域，也为制备可激光标记的聚合物材料提供了一种新的添加剂；而且，石墨烯作为添加剂，用量小，标记效果好，可以制得多种不同的可激光标记的聚合物材料，非常适合在产业上使用。

Description

石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用
技术领域
本发明涉及石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用。
背景技术
石墨烯，是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的材料，主要应用于以下几个方面：
(1)太阳能电池
石墨烯在太阳能电池中的应用主要有：作受体材料、替代ITO电极；
(2)石墨烯复合材料
石墨烯与PMMA复合，可以提高材料的玻璃化转变温度；
(3)电容器
石墨烯应用于超级电容器材料，提高比电容；
(4)石墨烯触摸屏
石墨烯，非常适合做触摸屏的透明电极材料；
(5)石墨烯芯片
利用石墨烯电子迁移率高的特点，制备石墨烯集成电路可以有效的提高处理器的性能(谈述战等.石墨烯的特性及应用进展.国外塑料.2013年31卷，第7期.)。
激光标记是利用激光的高能能量，照射在材料上面使其发生炭化、发泡、变色反应等，得到与基体材料不同颜色的标记，主要应用于聚合物材料的永久标记、产品防伪等方面。
然而，对于大多数聚合物材料(如：聚丙烯、聚乙烯等)而言，无法直接进行激光标记，现有的方法是在聚合物材料中加入金属、金属氧化物等作为添加剂，目前未见有将石墨烯作为添加剂在激光标记聚合物材料中应用的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供石墨烯的一种新用途，具体而言，是石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用。
本发明提供了石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用。
进一步的，所述的石墨烯为粉末状。
进一步的，所述石墨烯的平均片层直径为100μm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层直径为10μm以下。
进一步的，所述石墨烯的平均片层直径为0.05μm～9μm。
进一步的，所述石墨烯的平均片层厚度为50nm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层厚度为10nm以下。
进一步的，所述石墨烯的平均片层厚度为0.34nm～5nm。
本发明还提供了一种可激光标记的聚合物材料，它是以石墨烯作为添加剂，与聚合物材料共混而成。
进一步的，石墨烯的添加量为0.001wt％～5wt％。
进一步的，石墨烯的添加量为0.002wt％～0.02wt％；优选的，石墨烯的添加量为0.0025wt％～0.017wt％。
进一步的，所述的石墨烯为粉末状。
进一步的，所述石墨烯的平均片层直径为100μm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层直径为10μm以下。
进一步的，所述石墨烯的平均片层直径为0.05μm～9μm。
进一步的，所述石墨烯的平均片层厚度为50nm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层厚度为10nm以下。
进一步的，所述石墨烯的平均片层厚度为0.34nm～5nm。
进一步的，所述的聚合物材料选自聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯中的任意一种或两种以上。
本发明提供了石墨烯的一种新用途，具体而言，是石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用，这既拓展了石墨烯的应用领域，也为制备可激光标记的聚合物材料提供了一种新的添加剂；而且，石墨烯作为添加剂，用量小，标记效果好，可以制得多种不同的可激光标记的聚合物材料，非常适合在产业上使用。
本发明中，聚合物材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龙等，但不局限于此。
本发明中，石墨烯的添加量可以根据实际需要进行调节，不局限于本发明实施例中的具体用量；添加量表示添加的组分占整个材料的重量百分比，例如，石墨烯的添加量为0.1wt％，表示添加的石墨烯占整个材料重量的0.1％。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为实施例1中添加石墨烯的聚丙烯激光标记效果照片。
图2为对比例1中不添加石墨烯的空白聚丙烯激光标记效果照片。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
实施例1
1、制备激光标记的聚合物样板
石墨烯：成都金路集团，粉末状，平均片层直径为3μm(测试仪器：扫描电子显微镜，JEOLJSM-7500F；测试条件：加速电压为15KV)，平均片层厚度为2nm(测试仪器：原子力显微镜，BrukerMultiMode8AFM；测试条件：轻敲模式)；
聚丙烯：中国石化兰州分公司，T30S；
石墨烯以0.005wt％的用量添加到聚丙烯中，采用双螺杆挤出机共混挤出，造粒；将所得的混合后的样品在注塑机中直接注塑成型，制成标准的样板，加工过程中的温度控制在180℃-200℃。
2、激光标记方法
将所制成的标准样板按照以下的条件进行打标：激光打标设备为脉冲红外激光打标机，激光波长为1064nm，打标速度固定为1000mm/s，激光能量为9W，打标频率为30KHz，标记效果见表1，标记结果见图1。
实施例2
石墨烯的添加量为0.0025wt％，其它条件与实施例1相同，标记效果见表1。
实施例3
石墨烯的添加量为0.01wt％，其它条件与实施例1相同，标记效果见表1。
实施例4
石墨烯的添加量为0.02wt％，其它条件与实施例1相同，标记效果见表1。
实施例5
1、制备方法
石墨烯：成都金路集团，粉末状，平均片层直径为3μm(测试仪器：扫描电子显微镜，JEOLJSM-7500F；测试条件：加速电压为15KV)，平均片层厚度为2nm(测试仪器：原子力显微镜，BrukerMultiMode8AFM；测试条件：轻敲模式)；
丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)：台湾奇美，PA747；
石墨烯以0.005wt％的用量添加到ABS中，采用双螺杆挤出机共混挤出，造粒；将所得的混合后的样品在注塑机中直接注塑成型，制成标准的样板，加工过程中的温度控制在190℃-230℃。
2、打标方法
将所制成的标准样板按照以下的条件进行打标：激光打标设备为脉冲红外激光打标机，激光波长为1064nm，打标速度固定为1000mm/s，激光能量为9W，打标频率为30KHz，标记效果见表1。
实施例6
1、制备方法
石墨烯：成都金路集团，粉末状，平均片层直径为3μm(测试仪器：扫描电子显微镜，JEOLJSM-7500F；测试条件：加速电压为15KV)，平均片层厚度为2nm(测试仪器：原子力显微镜，BrukerMultiMode8AFM；测试条件：轻敲模式)；
聚碳酸酯(PC)：韩国三星，SC-1220R；
石墨烯以0.003wt％的用量添加到聚碳酸酯中，采用双螺杆挤出机共混挤出，造粒；将所得的混合后的样品在注塑机中直接注塑成型，制成标准的样板，加工过程中的温度控制在250℃-290℃。
2、打标方法
将所制成的标准样板按照以下的条件进行打标：激光打标设备为脉冲红外激光打标机，打标速度固定为1000mm/s，激光能量为9W，打标频率为30KHz，标记效果见表1。
实施例7
1、制备方法
石墨烯：成都金路集团，粉末状，平均片层直径为3μm(测试仪器：扫描电子显微镜，JEOLJSM-7500F；测试条件：加速电压为15KV)，平均片层厚度为2nm(测试仪器：原子力显微镜，BrukerMultiMode8AFM；测试条件：轻敲模式)；
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)：美国杜邦，S650FR；
石墨烯以0.017wt％的用量添加到聚对苯二甲酸丁二醇酯中，采用双螺杆挤出机共混挤出，造粒；将所得的混合后的样品在注塑机中直接注塑成型，制成标准的样板，加工过程中的温度控制在230℃-250℃。
2、打标方法
将所制成的标准样板按照以下的条件进行打标：激光打标设备为脉冲红外激光打标机，打标速度固定为1000mm/s，激光能量为9W，打标频率为30KHz，标记效果见表1。
对比例1
纯的聚丙烯经双螺杆挤出机造粒，然后利用注塑机制备对比样板，加工过程中的温度控制在180℃-200℃。所得对比样板按照以下条件进行打标：激光打标设备为脉冲红外激光打标机，激光波长为1064nm，打标速度固定为1000mm/s，激光能量为9W，打标频率为30KHz；标记效果见表1，标记结果如图2所示。
标记效果评价：
无法标记--
标记效果差+
标记效果一般++
标记效果好+++
标记效果很好++++
标记效果非常好+++++
标记效果评价中，“+”的个数越多，说明激光打标的标记效果越好。
上述实施例1～7、对比例1的激光标记效果见表1。
表1、激光标记效果
石墨烯添加量 聚合物材料 标记效果
实施例1 0.005wt％ 聚丙烯 +++++
实施例2 0.0025wt％ 聚丙烯 ++++
实施例3 0.01wt％ 聚丙烯 ++++
实施例4 0.02wt％ 聚丙烯 +++
实施例5 0.005wt％ ABS +++++
实施例6 0.003wt％ PC +++++
实施例7 0.017wt％ PBT +++++
对比例1 不添加 聚丙烯 --
结果表明，本发明将石墨烯作为添加剂，应用于聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等多种聚合物材料中，都取得了不错的标记效果。
综上所述，本发明提供了石墨烯的一种新用途，具体而言，是石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用，这既拓展了石墨烯的应用领域，也为制备可激光标记的聚合物材料提供了一种新的添加剂；而且，石墨烯作为添加剂，用量小，标记效果好，可以制得多种不同的可激光标记的聚合物材料，非常适合在产业上使用。

Claims (15)

1.石墨烯作为添加剂在制备可激光标记的聚合物材料中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的石墨烯为粉末状。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述石墨烯的平均片层直径为100μm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层直径为10μm以下。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述石墨烯的平均片层直径为0.05μm～9μm。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述石墨烯的平均片层厚度为50nm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层厚度为10nm以下。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述石墨烯的平均片层厚度为0.34nm～5nm。
7.一种可激光标记的聚合物材料，其特征在于：它是以石墨烯作为添加剂，与聚合物材料共混而成。
8.根据权利要求7所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：石墨烯的添加量为0.001wt％～5wt％。
9.根据权利要求8所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：石墨烯的添加量为0.002wt％～0.02wt％；优选的，石墨烯的添加量为0.0025wt％～0.017wt％。
10.根据权利要求7～9任意一项所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：所述的石墨烯为粉末状。
11.根据权利要求7～9任意一项所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：所述石墨烯的平均片层直径为100μm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层直径为10μm以下。
12.根据权利要求11所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：所述石墨烯的平均片层直径为0.05μm～9μm。
13.根据权利要求7～9任意一项所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：所述石墨烯的平均片层厚度为50nm以下；优选的，所述石墨烯的平均片层厚度为10nm以下。
14.根据权利要求13所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：所述石墨烯的平均片层厚度为0.34nm～5nm。
15.根据权利要求7～9任意一项所述的可激光标记的聚合物材料，其特征在于：所述的聚合物材料选自聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯中的任意一种或两种以上。
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