CN105860377B - 石墨烯增强导电塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了石墨烯增强导电塑料及其制备方法，所述石墨烯增强导电塑料由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯、乙烯醋酸乙烯树脂、全氟辛酸铵、丙烯酸酯、石墨烯、纳米锌粉、2,6‑二氯苯甲腈、硼纤维、甲壳素、磷酸钙、二硫化钼、液体石蜡、琥珀酸二辛酯磺酸钠、硅烷偶联剂、抗氧剂、甲苯。本发明制备的石墨烯增强导电塑料，充分发挥了石墨烯材料的优异性能，具有良好的导电性，同时机械力学性能良好，且耐酸碱腐蚀性能好，使用安全，具有良好的应用价值。

Description

石墨烯增强导电塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电材料领域，具体涉及石墨烯增强导电塑料及其制备方法。
背景技术
随着电子产业的迅速发展，人们对塑料制备的静电消除、电磁屏蔽的性能越来越关注。导电塑料一般可以分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。结构型导电塑料是高聚物本身或经化学掺杂改性之后具有导电性的材料，其成本低，但是性能稳定性不高，工艺尚不成熟。复合型导电塑料是指经过物理改性后（如填充炭黑等物质）具有导电性的塑料，其工艺成熟、性能稳定、成本较低、方法简单的优点，然而这一类导电塑料的机械强度和耐化学腐蚀性能均有待进一步提高。
石墨烯是一种二维纳米材料,仅由一个原子层厚的单层石墨片构成。由于其独特的二维片层结构及极高的机械强度，出色的导电和导热性使其在聚合物材料领域具有非常广泛的应用前景，可获得性能增强的聚合物材料。然而由于纳米尺寸使得石墨烯之间产生强大的范德华力而极易团聚，故而石墨烯在聚合物中的分散性不佳，导致制备的聚合物材料的性能不稳定，影响使用；其次由于石墨烯化学稳定性，其与其他物质之间的界面结合力差，增强效果无法完全的发挥。
发明内容
本发明的目的在于提供石墨烯增强导电塑料及其制备方法，以解决上述现有技术问题的至少一种。
为了实现本发明的目的，本发明提供了石墨烯增强导电塑料，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯40-48份、乙烯醋酸乙烯树脂20-26份、全氟辛酸铵5-10份、丙烯酸酯4-8份、石墨烯2-6份、纳米锌粉3-8份、2,6-二氯苯甲腈1-5份、硼纤维3-7份、甲壳素4-7份、磷酸钙1-9份、二硫化钼3-6份、液体石蜡1-4份、琥珀酸二辛酯磺酸钠4-9份、硅烷偶联剂3-8份、抗氧剂2-7份、甲苯15-27份;
其中所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯或巯基化石墨烯。
优选地，所述的石墨烯增强导电塑料，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯46份、乙烯醋酸乙烯树脂22份、全氟辛酸铵9份、丙烯酸酯5份、甲壳素6份、磷酸钙5份、二硫化钼4份、液体石蜡2份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5份、硅烷偶联剂6份、抗氧剂4份、甲苯21份；
其中所述石墨烯为氨基化石墨烯。
优选地，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂PEPQ、抗氧剂300或抗氧剂1010。
本发明还提供所述的石墨烯增强导电塑料的制备方法，制备步骤为：
（1）将石墨烯、硼纤维、液体石蜡、硅烷偶联剂和甲苯室温下搅拌20-30min，之后进行加热回流，得到膏状产物；
（2）将余下原料和上述膏状产物在高速混合机中混合10-20min；
（3）将步骤（2）得到的混合料投入到双螺杆挤出机，挤出造粒，干燥即得石墨烯增强导电塑料。
优选的，所述双螺杆挤出机的各部分的温度设置为：230℃、242℃、250℃、265℃、270℃，螺杆转速为180rpm。
本发明的有益效果为：
本发明制备的石墨烯增强导电塑料，充分发挥了石墨烯材料的优异性能，具有良好的导电性，其表面低于大于108Ω，同时机械力学性能良好，其拉伸强度为75.2-76.7MPa，断裂伸长率为315-331%，且耐酸碱腐蚀性能好，使用安全，具有良好的应用价值。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做 出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明 的范围之内。
实施例1
石墨烯增强导电塑料，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯40-48份、乙烯醋酸乙烯树脂20-26份、全氟辛酸铵5-10份、丙烯酸酯4-8份、石墨烯2-6份、纳米锌粉3-8份、2,6-二氯苯甲腈1-5份、硼纤维3-7份、甲壳素4-7份、磷酸钙1-9份、二硫化钼3-6份、液体石蜡1-4份、琥珀酸二辛酯磺酸钠4-9份、硅烷偶联剂3-8份、抗氧剂2-7份、甲苯15-27份;
其中所述石墨烯为烷基化石墨烯。所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。所述抗氧剂为抗氧剂PEPQ。
上述石墨烯增强导电塑料的制备方法，制备步骤为：
（1）将石墨烯、硼纤维、液体石蜡、硅烷偶联剂和甲苯室温下搅拌20min，之后进行加热回流，得到膏状产物；
（2）将余下原料和上述膏状产物在高速混合机中混合10min；
（3）将步骤（2）得到的混合料投入到双螺杆挤出机，挤出造粒，干燥即得石墨烯增强导电塑料，其所述双螺杆挤出机的各部分的温度设置为：230℃、242℃、250℃、265℃、270℃，螺杆转速为180rpm。
实施例2
石墨烯增强导电塑料，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯48份、乙烯醋酸乙烯树脂26份、全氟辛酸铵10份、丙烯酸酯8份、石墨烯6份、纳米锌8份、2,6-二氯苯甲腈5份、硼纤维7份、甲壳素7份、磷酸钙9份、二硫化钼6份、液体石蜡4份、琥珀酸二辛酯磺酸钠9份、硅烷偶联剂8份、抗氧剂7份、甲苯27份;
其中所述石墨烯为氨基化石墨烯。所述硅烷偶联剂为γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。所述抗氧剂为抗氧剂300。
上述石墨烯增强导电塑料的制备方法，制备步骤为：
（1）将石墨烯、硼纤维、液体石蜡、硅烷偶联剂和甲苯室温下搅拌30min，之后进行加热回流，得到膏状产物；
（2）将余下原料和上述膏状产物在高速混合机中混合20min；
（3）将步骤（2）得到的混合料投入到双螺杆挤出机，挤出造粒，干燥即得石墨烯增强导电塑料，其所述双螺杆挤出机的各部分的温度设置为：230℃、242℃、250℃、265℃、270℃，螺杆转速为180rpm。
实施例3
石墨烯增强导电塑料，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯44份、乙烯醋酸乙烯树脂23份、全氟辛酸铵7份、丙烯酸酯6份、石墨烯4份、纳米锌粉5份、2,6-二氯苯甲腈1-5份、硼纤维3-7份、甲壳素4-7份、磷酸钙5份、二硫化钼4.5份、液体石蜡2.5份、琥珀酸二辛酯磺酸钠6份、硅烷偶联剂5份、抗氧剂4份、甲苯21份;
其中所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯或巯基化石墨烯。所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。所述抗氧剂为抗氧剂1010。
上述石墨烯增强导电塑料的制备方法，制备步骤为：
（1）将石墨烯、硼纤维、液体石蜡、硅烷偶联剂和甲苯室温下搅拌25min，之后进行加热回流，得到膏状产物；
（2）将余下原料和上述膏状产物在高速混合机中混合15min；
（3）将步骤（2）得到的混合料投入到双螺杆挤出机，挤出造粒，干燥即得石墨烯增强导电塑料，其所述双螺杆挤出机的各部分的温度设置为：230℃、242℃、250℃、265℃、270℃，螺杆转速为180rpm。
实施例4
石墨烯增强导电塑料，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯46份、乙烯醋酸乙烯树脂22份、全氟辛酸铵9份、丙烯酸酯5份、甲壳素6份、磷酸钙5份、二硫化钼4份、液体石蜡2份、琥珀酸二辛酯磺酸钠5份、硅烷偶联剂6份、抗氧剂4份、甲苯21份；
其中所述石墨烯为氨基化石墨烯。
所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。所述抗氧剂为抗氧剂PEPQ。
上述石墨烯增强导电塑料的制备方法，制备步骤为：
（1）将石墨烯、硼纤维、液体石蜡、硅烷偶联剂和甲苯室温下搅拌28min，之后进行加热回流，得到膏状产物；
（2）将余下原料和上述膏状产物在高速混合机中混合16min；
（3）将步骤（2）得到的混合料投入到双螺杆挤出机，挤出造粒，干燥即得石墨烯增强导电塑料，其所述双螺杆挤出机的各部分的温度设置为：230℃、242℃、250℃、265℃、270℃，螺杆转速为180rpm。
性能测试
对上述实施例制备的石墨烯增强导电塑料进行如下性能测试：
由上表可知，本发明制备的石墨烯增强导电塑料，具有良好的导电性，其表面低于大于108Ω，同时机械力学性能良好，其拉伸强度为75.2-76.7MPa，断裂伸长率为315-331%，且耐酸碱腐蚀性能好，使用安全，具有良好的应用价值。

Claims (4)

1.石墨烯增强导电塑料，其特征在于，由如下重量份数的原料制备：聚偏氟乙烯40-48份、乙烯醋酸乙烯树脂20-26份、全氟辛酸铵5-10份、丙烯酸酯4-8份、石墨烯2-6份、纳米锌粉3-8份、2 ,6-二氯苯甲腈1-5份、硼纤维3-7份、甲壳素4-7份、磷酸钙1-9份、二硫化钼3-6份、液体石蜡1-4份、琥珀酸二辛酯磺酸钠4-9份、硅烷偶联剂3-8份、抗氧剂2-7份、甲苯15-27份； 其中所述石墨烯为烷基化石墨烯、氨基化石墨烯或巯基化石墨烯；
所述石墨烯增强导电塑料的制备步骤为：
（1）将石墨烯、硼纤维、液体石蜡、硅烷偶联剂和甲苯室温下搅拌20-30min，之后进行加热回流，得到膏状产物；
（2）将余下原料和上述膏状产物在高速混合机中混合10-20min；
（3）将步骤（2）得到的混合料投入到双螺杆挤出机，挤出造粒，干燥即得石墨烯增强导电塑料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯增强导电塑料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的石墨烯增强导电塑料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂PEPQ、抗氧剂300或抗氧剂1010。
4.根据权利要求1所述的石墨烯增强导电塑料，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各部分的温度设置为：230℃、242℃、250℃、265℃、270℃，螺杆转速为180rpm。
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