CN105696108B - 一种石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳的制备方法 - Google Patents

一种石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳的制备方法和电子烟导油绳。在聚合物树脂中添加入偶联剂改性的石墨材料，成为石墨添加的玻璃纤维上浆液；在玻璃纤维上浆拉丝成纤维之后，缠绕成电子烟导油绳。石墨改良的玻璃纤维/聚合物复合纤维，具有良好的韧性和导热能力，而且原料便宜，制备过程简单方便。本发明作为一种电子烟的导油绳，不仅很好的解决了传统导油绳韧性不够、抗张强度差、耐磨性差等问题，同进增强了其导热能力，避免因干烧而损坏电子烟元件。

Description

一种石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳的制备方法。
背景技术
电子烟中的导油绳是雾化器产生烟雾的关键部分，其将烟油导入加热丝加热处雾化，形成烟雾。但是传统的电子烟导油绳主要成分是玻璃纤维/聚合物的复合材料，虽然具有很好的绝缘性、导油性，但是其较脆而且耐磨性差，并且导热性能不佳，容易产生干烧的现象，会影响电子烟烟雾的口感。
石墨材料是一种化学稳定性高，在高温下亦没有会发成分的传统无机材料。由于石墨具有较好的片层结构，面与面之间的滑动容易，因此经常被作为润滑的成分添加在金属或者聚合物材料当中。并且石墨作为添加剂在聚合物材料当中，还能一定程度的增加聚合物材料的韧性、抗冲击性，使得聚合物材料更加柔软，不易脆性断裂。另外，石墨具有较高的导热系数(135W/m/K)，在与一些导热性能不好的聚合物(如聚丙烯、聚乙烯等等)复合之后，能一定程度的提高其导热性能。但是石墨材料和聚合物的相容性差，必须要加入偶联剂增加其分散能力，才使得在熔融挤出拉丝的过程中不会产生相分离的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳的制备方法。所述石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳具体为一种石墨掺杂的玻璃纤维/聚合物复合纤维。所获得的复合纤维可以缠绕成电子烟的导油绳。
为了保证不影响导油绳原有的性能，如具有良好的导油性、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等，本发明采用将石墨掺入玻璃纤维复合的聚合物基底当中，能提高整个复合材料的力学性能、导热性能等。在经过熔融挤出拉丝之后能形成石墨改良的玻璃纤维/聚合物复合纤维，通过缠绕制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
本发明提出石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，具体步骤如下：
(1)将10～1000g石墨材料、1～50g的偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速均质机搅拌的作用下反应1～48小时，温度为10～70℃，得到被偶联剂修饰改性的石墨粉末； 将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比1:100～50:100的比例混合造粒，然后再二次造粒；
(2)将(1)得到的添加石墨的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维；将纤维在25～100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
本发明中，步骤(1)中，所加入的石墨材料可以是鳞片高碳石墨、鳞片低碳石墨、膨胀高碳石墨；采用的石墨材料的平均粒径大小可以为0.1μm～50μm。
本发明中，步骤(1)中，所采用的高速均质机搅拌速度为50000～60000rpm，作用的时间可以为1～48小时，优选1～5小时；使用的反应温度为10～70℃，优选50～70℃；且均质后石墨的平均粒径为1～50μm。
本发明中，步骤(1)中，所加入的石墨材料的量优选为100～500g。
本发明中，步骤(1)中，偶联剂可以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种或多种混合使用，使用的质量为优选为5～25g。
本发明中，步骤(1)中，改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料的质量比例为5:100～25:100，所使用混合造粒方法可以是双螺杆挤出机、单螺杆挤出机或者两者连用的挤出造粒方式。
本发明所得到的石墨改良的玻璃纤维/聚合物复合纤维的导热系数1～10W/(m*k)
本发明制备石墨改良的玻璃纤维/聚合物复合纤维的原料易得，合成步骤简单，用于石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳制备将具有广泛的市场应用前景。
本发明将石墨预先分散在聚合物树脂当中，形成石墨掺杂的聚合物树脂，再经过和玻璃纤维的共同挤出拉丝，可以得到石墨改良的玻璃纤维/聚合物复合纤维。这样得到的复合纤维比较原来的玻璃纤维增强树脂有更好的韧性、耐磨性以及更优异的导热性能。石墨改良的玻璃纤维/聚合物复合纤维可以有效的改善原来纤维的性能，从而消除原先电子烟导油绳脆、耐磨性差及导热性不佳的缺陷，这是目前并没有在电子烟领域中被报道的。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，下面结合具体实施例进一步描述。
实施例1：制备石墨添加量1％的石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，导热系数1.13W/(m*k)
将10g平均粒径为15μm的鳞片高碳石墨材料、1g的偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速搅拌下反应1小时，温度为70℃，得到10μm被偶联剂修饰改性的石墨粉末。将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比1:100的比例加入双螺杆挤出机混合造粒，然后再将粒料放入双螺杆挤出机二次造粒。将得到的石墨添加的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维。将纤维在100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
实施例2：制备石墨添加量5％的石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，导热系数4.24W/(m*k)
将500g平均粒径为50μm的鳞片低碳石墨材料、25g的磷酸酯偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速搅拌下反应48小时，温度为50℃，得到50μm被偶联剂修饰改性的石墨粉末。将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比5:100的比例加入双螺杆挤出机混合造粒，然后再将粒料放入双螺杆挤出机二次造粒。将得到的石墨添加的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维。将纤维在25℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
实施例3：制备石墨添加量20％的石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，导热系数6.34W/(m*k)
将100g平均粒径为0.1μm的膨胀高碳石墨材料、50g的铝酸酯偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速搅拌下反应12小时，温度为20℃，得到1μm被偶联剂修饰改性的石墨粉末。将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比20:100的比例加入双螺杆挤出机混合造粒，然后再将粒料放入双螺杆挤出机二次造粒。将得到的石墨添加的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维。将纤维在25～100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
实施例4：制备石墨添加量50％的石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，导热系数9.86W/(m*k)
将1000g平均粒径为15μm的膨胀高碳石墨材料、20g的钛酸酯偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速搅拌下反应24小时，温度为25℃，得到20μm被偶联剂修饰改性的石墨粉末。将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比50:100的比例加入双螺杆挤出机混合造粒，然后再将粒料放入双螺杆挤出机二次造粒。将得到的石墨添加的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维。将纤维在25～100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
实施例5：制备石墨添加量5％的石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，导热系数4.87W/(m*k)
将500g平均粒径为40μm的膨胀高碳石墨材料、5g的硅烷偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速搅拌下反应12小时，温度为50℃，得到30μm被偶联剂修饰改性的石墨粉末。将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比5:100的比例加入单螺杆挤出机混合造粒，然后再将粒料放入单螺杆挤出机二次造粒。将得到的石墨添加的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维。将纤维在50℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
实施例6：制备石墨添加量5％的石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳，导热系数5.97W/(m*k)
将500g平均粒径为1μm的鳞片低碳石墨材料、20g的硅烷偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速搅拌下反应24小时，温度为质量比50℃，得到1μm被偶联剂修饰改性的石墨粉末。将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以5:100的比例加入双螺杆挤出机混合造粒，然后再将粒料放入双螺杆挤出机二次造粒。将得到的石墨添加的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维。将纤维在100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。(本实施例为最佳实施例)。

Claims (10)

1.一种石墨增韧耐磨的电子烟导油绳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将10～1000g石墨材料、1～50g的偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速均质机搅拌的作用下反应1～48小时，温度为10～70℃，得到被偶联剂修饰改性的石墨粉末；将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比1:100～50:100的比例混合造粒，然后再二次造粒；
(2)将(1)得到的添加石墨的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维；将纤维在25～100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧的耐磨的电子烟导油绳。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述石墨材料为鳞片高碳石墨、鳞片低碳石墨或膨胀高碳石墨；所述石墨材料的平均粒径大小为0.1μm～50μm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述加入的石墨材料的量为100～500g。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的至少一种，使用的质量为5～25g。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所采用的高速均质机搅拌速度为50000～60000rpm，作用的时间为1～5小时，使用的反应温度为50～70℃，所述改性的石墨的平均粒径为1～50μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料的质量比例为5:100～25:100。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合造粒方法为双螺杆挤出机、单螺杆挤出机或者两者连用的挤出造粒方式。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将500g平均粒径1μm石墨材料、20g的偶联剂，并用乙醇作为溶剂，在高速均质机搅拌的50000～60000rpm作用下反应1～12小时，温度为25～70℃，得到被偶联剂修饰改性的石墨粉末；将改性过的石墨粉末和聚丙烯粒料以质量比5:100的比例加入双螺杆挤出机中混合造粒，然后再二次造粒；
(2)将(1)得到的添加石墨的聚丙烯粒料制成熔体，对玻璃纤维进行挤出复合拉丝成纤维状，在经过固化冷却之后，得到了石墨改良的玻璃纤维/聚丙烯复合纤维；将纤维在25～100℃下干燥之后，缠绕成电子烟导油绳，即制备得到石墨增韧耐磨的电子烟导油绳。
9.根据权利要求1～8任一所述制备方法制备得到的石墨增韧耐磨的电子烟导油绳。
10.根据权利要求9所述电子烟导油绳，其特征在于：导油绳的导热系数为1～10W/(m*k)。
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