CN106832541A - 一种抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺 - Google Patents

一种抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺，本发明提供一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺，本发明以在结构上，制备了不同直径和孔隙的纤维膜层，结合层与层之间的纳米石墨烯，改善了复合吸附膜的孔隙和比表面积在，增强了功效。本发明采用沥青基碳纤维增强了材料的力学性能可以极大的吸附和清除尾气中的有害气体以及粉尘物质。

Description

一种抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺。
背景技术
纳米材料自20世纪80年代开发问世之后,引起了世界各国的极大关注,而研究表明纳米阻燃剂在低添加量下就可以使系统的热释放速率(HRR)和热释放速率峰值(PHRR)有明显的降低。由于卤系阻燃刻对环境的危害,膨胀阻燃剂与纳米阻燃剂受到越来越多的关注,而膨胀阻燃与纳米技术的结合,添加MMT、LDH、CNT、POSS等,在提高阻燃效率的同时,又能不同程度地改善阻燃聚合物材料的热稳定性、物理机械性能等。所以,对这两者之间的协同研究也最为集中。
在聚合物纳米复合物材料与膨胀阻燃结合的研究中,应用最多的是甲基环戊二烯三羰基锰(即MMT)。这与MMT来源丰富、纳米片层结构较易在聚合物链中插层等有关,也与层状桂酸盐对膨胀阻燃体系热降解成炭过程中的催化作用有关。数据表明,MMT纳米复合物体系的加入导致膨胀阻燃PP的HRR普遍下降。研究指出MMT与IFR之间的协同作用机理是降解反应产生的酸性点具有强烈的催化作用,有利于膨胀阻燃体系氧化脱氢交联成炭过程的进行;在燃烧过程中,纳米复合物表面重组形成耐热的硅酸盐炭层,加强了炭层对氧及挥发产物的阻隔作用。
鉴于以上现有技术中存在的缺陷，有必要将其进一步改进，使其更具备实用性，才能符合实际使用情况。
发明内容
为克服上述不足，本发明提供一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺。
本发明是采取以下技术方案来实现的：一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母，它包括的组成为：苯二甲酸丁二醇酯15-25重量份、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物10-15重量份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物10-20重量份、聚碳酸酯60-80重量份、纳米碳酸钡10-15重量份、芳纶短纤维20-25重量份、碳化硅片晶2-10重量份、聚乳酸壳聚糖15-20重量份、纳米石墨烯10-15重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80-90重量份、高聚乙烯40-50重量份、颜料55-75重量份、导电云母粉0.3-0.5重量份、纳米导电石墨粉0.2-0.4重量份、多异氰酸酯的三聚体0.8-1重量份、沥青基碳纤维粉末30-35份、非卤化有机次膦酸酯5-7份、六次甲基四胺8-10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2-4份纳米活性剂20-30重量份、增塑剂2-8重量份、防老剂1-5重量份、自制改性水滑石2-6重量份、凹凸棒石粘土10-18重量份、纳米二氧化钛8-12重量份、纳米氧化铈6-14重量份、促进剂2-6重量份；
所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN的组合物；
所述自制改性水滑石的制备方法为：将一定量的镁铝水滑石分散于脱 CO2的去离子水中制成浆液后将过量的NaH2PO4•2H2O 溶于水所配成溶液缓慢倒入浆液中，加热搅拌并用醋酸调节 PH 至3.7左右，回流温度下反应3小时，待自然冷却后，用脱 CO2的去离子水洗涤产物并过滤直至滤液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。
进一步地，所述的组成原料按照重量份为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80-88重量份、高聚乙烯42-48重量份、纳米活性剂22-28重量份、增塑剂4-6重量份、防老剂2-4重量份、自制改性水滑石3-5重量份、凹凸棒石粘土12-16重量份、纳米二氧化钛9-11重量份、纳米氧化铈8-12重量份、促进剂3-5重量份。
进一步地，所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的组合物。
本发明还提供一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母的制备方法，由以下步骤组成：
1）按照所述比例将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥2-4h后备用；
2）将烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯粉碎后过100-200目筛过滤后得基材A备用；
3）塑炼，按照所述比例将苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶放入内部温度为120℃的塑炼机中混合搅拌30min，得到基材B，
（4）混炼，将组基材A、B放入内部温度为120℃混炼机中按照所述比例添加其它组分，混合搅拌20min；并在100℃的条件下硫化30min，获得产物放置3h；
（5）成型，将上一步的产物放入成型机器中，获得产物。
综上所述本发明具有以下有益效果：本发明以对苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物与聚碳酸酯共混，提高了材料的韧性、耐磨性、化学稳定性、冲击强度和耐辐射性能；采用纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶等原料高分子共混物进行共混改性，可以提高材料的防辐射性能。组分原料配制合理科学，添加的成分不仅可有有效的保障其保护的材料不易燃烧，而且温度过高燃烧也不会产生对人体有害的气体；其中，自制改性水滑石是将一定量的镁铝水滑石分散于脱 CO2的去离子水中制成浆液后将过量的NaH2PO4•2H2O 溶于水所配成溶液缓慢倒入浆液中，加热搅拌并用醋酸调节 PH 至3.7左右，回流温度下反应3小时，待自然冷却后，用脱 CO2的去离子水洗涤产物并过滤直至滤液 PH=7，然后干燥制得，与目前市场上使用的水滑石，具有明显的耐高温、防火、阻燃的优势；纳米材料协同改性阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的力学性能、阻燃性能、耐热性能都较好，颜料分散、抗老化性能。同时，本发明的制备工艺简单科学，适用于大范围推广。添加的岩颜料、导电云母粉、纳米导电石墨粉等增强剂可以提高抗热老化开裂性能，从而提高铸造效率，降低铸造成本。选择光催化剂和可降解聚乳酸壳聚糖制备过滤纤维膜，具有吸附气溶胶以及挥发性有机物的双重功能，具有可降解环保的优点，采用的壳聚糖因为分子带正电荷，可以吸附点负电荷的细菌，使其具有杀菌功能；在结构上，制备了不同直径和孔隙的纤维膜层，结合层与层之间的纳米石墨烯，改善了复合吸附膜的孔隙和比表面积在，增强了功效。本发明采用沥青基碳纤维增强了材料的力学性能可以极大的吸附和清除尾气中的有害气体以及粉尘物质.
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺
一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母，它包括的组成原料为：它包括的组成为：颜料55重量份、苯二甲酸丁二醇酯15重量份、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物10重量份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物10重量份、聚碳酸酯60重量份、纳米碳酸钡10重量份、芳纶短纤维20重量份、碳化硅片晶2重量份、聚乳酸壳聚糖15重量份、纳米石墨烯10重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80重量份、高密度聚乙烯40重量份、沥青基碳纤维粉末6份、非卤化有机次膦酸酯5份、六次甲基四胺8份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2份、导电云母粉0.3重量份、纳米导电石墨粉0.2重量份、多异氰酸酯的三聚体0.8重量份、聚四氟乙烯纤维1重量份纳米活性剂20重量份、增塑剂2重量份、防老剂1重量份、自制改性水滑石2重量份、凹凸棒石粘土10重量份、纳米二氧化钛8重量份、纳米氧化铈6重量份、促进剂2重量份；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述的非卤化有机次膦酸酯为磷酸三乙酯；所述的防老剂为N-苯基-β-萘胺；所述的促进剂为三乙醇胺；
所述纳米石墨烯的制备方法为：将75%的浓硫酸加入石墨中（所述石墨和浓硫酸的质量体积比为1g:50mL），经过-20℃低温搅拌5小时，再经过0℃搅拌5小时后，加入高锰酸钾进行氧化反应得到氧化石墨溶液（所述高锰酸钾与浓硫酸石墨混合溶液的质量体积比为：1g:60ml）；将得到氧化石墨溶液中直接加入CTAB(所述CTAB与氧化石墨溶液的质量体积比为：1g:30ml，CTAB为溴化十六烷三甲基铵)，CTAB对氧化石墨进行絮凝和改性反应得到改性氧化石墨溶液；将改性氧化石墨溶液过滤、洗涤，在50℃真空干燥24小时，即得到纳米石墨烯。
所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的组合物。所述自制改性水滑石的制备方法为：将一定量的镁铝水滑石分散于脱 CO2的去离子水中制成浆液(所述镁铝水滑石：去离子水优选重量配比为1：2)；将过量的NaH2PO4•2H2O 溶于水所配成溶液缓慢倒入浆液中，所述的NaH2PO4•2H2O溶液：浆液的优选体积配比为1：1，加热搅拌并用醋酸调节 PH 至3.7左右，回流温度下反应3小时，待自然冷却后，用脱 CO2的去离子水洗涤产物并过滤直至滤液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。
本发明还提供一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母的制备方法，由以下步骤组成：
1）按照所述比例将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥2-4h后备用；
2）将烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯粉碎后过100目筛过滤后得基材A备用；
3）塑炼，按照所述比例将苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶放入内部温度为120℃的塑炼机中混合搅拌30min，得到基材B，
（4）混炼，将组基材A、B放入内部温度为120℃混炼机中按照所述比例添加其它组分，混合搅拌20min；并在100℃的条件下硫化30min，获得产物放置3h；
（5）成型，将上一步的产物放入成型机器中，获得产物。
实施例2
一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母及其制备工艺
一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母，它包括的组成原料为：它包括的组成为：颜料75重量份、苯二甲酸丁二醇酯25重量份、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物15重量份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物20重量份、聚碳酸酯80重量份、纳米碳酸钡15重量份、芳纶短纤维25重量份、碳化硅片晶10重量份、聚乳酸壳聚糖20重量份、纳米石墨烯15重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物90重量份、高密度聚乙烯50重量份、沥青基碳纤维粉末8份、非卤化有机次膦酸酯7份、六次甲基四胺10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷4份、导电云母粉0.5重量份、纳米导电石墨粉0.4重量份、多异氰酸酯的三聚体1重量份、聚四氟乙烯纤维2重量份纳米活性剂30重量份、增塑剂8重量份、防老剂5重量份、自制改性水滑石6重量份、凹凸棒石粘土18重量份、纳米二氧化钛12重量份、纳米氧化铈14重量份、促进剂6重量份；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述的非卤化有机次膦酸酯为磷酸三乙酯；所述的防老剂为N-苯基-β-萘胺；所述的促进剂为三乙醇胺；所述纳米石墨烯的制备方法为：将75%的浓硫酸加入石墨中（所述石墨和浓硫酸的质量体积比为1g:50mL），经过-20℃低温搅拌5小时，再经过0℃搅拌5小时后，加入高锰酸钾进行氧化反应得到氧化石墨溶液（所述高锰酸钾与浓硫酸石墨混合溶液的质量体积比为：1g:60ml）；将得到氧化石墨溶液中直接加入CTAB(所述CTAB与氧化石墨溶液的质量体积比为：1g:30ml，CTAB为溴化十六烷三甲基铵)，CTAB对氧化石墨进行絮凝和改性反应得到改性氧化石墨溶液；将改性氧化石墨溶液过滤、洗涤，在50℃真空干燥24小时，即得到纳米石墨烯。
所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的组合物。
所述自制改性水滑石的制备方法为：将一定量的镁铝水滑石分散于脱 CO2的去离子水中制成浆液(所述镁铝水滑石：去离子水优选重量配比为1：2)；将过量的NaH2PO4•2H2O溶于水所配成溶液缓慢倒入浆液中，所述的NaH2PO4•2H2O溶液：浆液的优选体积配比为1：1，加热搅拌并用醋酸调节 PH 至3.7左右，回流温度下反应3小时，待自然冷却后，用脱 CO2的去离子水洗涤产物并过滤直至滤液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。
本发明还提供一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母的制备方法，由以下步骤组成：
1）按照所述比例将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥4h后备用；
2）将烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯粉碎后过200目筛过滤后得基材A备用；
3）塑炼，按照所述比例将苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶放入内部温度为120℃的塑炼机中混合搅拌30min，得到基材B，
（4）混炼，将组基材A、B放入内部温度为120℃混炼机中按照所述比例添加其它组分，混合搅拌20min；并在100℃的条件下硫化30min，获得产物放置3h；
（5）成型，将上一步的产物放入成型机器中，获得产物。
实施例3
一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母，它包括的组成为：苯二甲酸丁二醇酯20重量份、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物12重量份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物15重量份、聚碳酸酯70重量份、纳米碳酸钡12重量份、芳纶短纤维22重量份、碳化硅片晶5重量份、聚乳酸壳聚糖18重量份、纳米石墨烯12重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物85重量份、高密度聚乙烯45重量份、颜料60重量份、导电云母粉0.4重量份、纳米导电石墨粉0.3重量份、多异氰酸酯的三聚体0.9重量份、沥青基碳纤维粉末重量33份、非卤化有机次膦酸酯重量6份、六次甲基四胺9重量份、三甲基戊基三乙氧基硅烷3重量份、纳米活性剂25重量份、增塑剂5重量份、防老剂3重量份、自制改性水滑石4重量份、凹凸棒石粘土15重量份、纳米二氧化钛10重量份、纳米氧化铈8重量份、促进剂4重量份；
所述纳米石墨烯的制备方法为：将75%的浓硫酸加入石墨中（所述石墨和浓硫酸的质量体积比为1g:50mL），经过-20℃低温搅拌5小时，再经过0℃搅拌5小时后，加入高锰酸钾进行氧化反应得到氧化石墨溶液（所述高锰酸钾与浓硫酸石墨混合溶液的质量体积比为：1g:60ml）；将得到氧化石墨溶液中直接加入CTAB(所述CTAB与氧化石墨溶液的质量体积比为：1g:30ml，CTAB为溴化十六烷三甲基铵)，CTAB对氧化石墨进行絮凝和改性反应得到改性氧化石墨溶液；将改性氧化石墨溶液过滤、洗涤，在50℃真空干燥24小时，即得到纳米石墨烯。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述的非卤化有机次膦酸酯为磷酸三乙酯；所述的防老剂为N-苯基-β-萘胺；所述的促进剂为三乙醇胺；
所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的组合物。
所述自制改性水滑石的制备方法为：将一定量的镁铝水滑石分散于脱 CO2的去离子水中制成浆液(所述镁铝水滑石：去离子水优选体积配比为1：2)；将过量的NaH2PO4•2H2O溶于水所配成溶液缓慢倒入浆液中，所述的NaH2PO4•2H2O溶液：浆液的优选体积配比为1：1，加热搅拌并用醋酸调节 PH 至3.7左右，回流温度下反应3小时，待自然冷却后，用脱 CO2的去离子水洗涤产物并过滤直至滤液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。
本发明还提供一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母的制备方法，由以下步骤组成：
1）按照所述比例将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯置于105℃的烘箱中干燥3h后备用；
2）将烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯粉碎后过150目筛过滤后得基材A备用；
3）塑炼，按照所述比例将苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶放入内部温度为120℃的塑炼机中混合搅拌30min，得到基材B，
（4）混炼，将组基材A、B放入内部温度为120℃混炼机中按照所述比例添加其它组分，混合搅拌20min；并在100℃的条件下硫化30min，获得产物放置3h；
（5）成型，将上一步的产物放入成型机器中，获得产物。
以下实施例中的原料购买渠道和生产厂家分别为：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高聚乙烯渠道阿里巴巴，台湾奇美实业股份有限公司；上海锦悦化工有限公司；
苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物渠道中国制造交易网，美国陶氏化学(中国)有限公司；
丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯渠道阿里巴巴，浙江振阳绝热科技有限公司；、纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶渠道中国化工网，扬州三得利化工有限公司
以上所述是本发明的实施例，故凡依本发明申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (3)

1.一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母，其特征在于，它包括的组成原料包括：苯二甲酸丁二醇酯15-25重量份、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物10-15重量份、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物10-20重量份、聚碳酸酯60-80重量份、纳米碳酸钡10-15重量份、芳纶短纤维20-25重量份、碳化硅片晶2-10重量份、聚乳酸壳聚糖15-20重量份、纳米石墨烯10-15重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80-90重量份、高聚乙烯40-50重量份、颜料55-75重量份、导电云母粉0.3-0.5重量份、纳米导电石墨粉0.2-0.4重量份、多异氰酸酯的三聚体0.8-1重量份、沥青基碳纤维粉末30-35份、非卤化有机次膦酸酯5-7份、六次甲基四胺8-10份、三甲基戊基三乙氧基硅烷2-4份、纳米活性剂20-30重量份、增塑剂2-8重量份、防老剂1-5重量份、自制改性水滑石2-6重量份、凹凸棒石粘土10-18重量份、纳米二氧化钛8-12重量份、纳米氧化铈6-14重量份、促进剂2-6重量份；
所述纳米石墨烯的制备方法为：将浓硫酸加入石墨中，经过-20℃~-10℃低温搅拌5-12小时，再经过0℃~5℃搅拌5-12小时后，加入高锰酸钾进行氧化反应得到氧化石墨溶液；将得到氧化石墨溶液中直接加入CTAB，CTAB对氧化石墨进行絮凝和改性反应得到改性氧化石墨溶液；将改性氧化石墨溶液过滤、洗涤，在50℃真空干燥24小时，即得到纳米石墨烯；
所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN的组合物；
所述自制改性水滑石的制备方法为：将一定量的镁铝水滑石分散于脱 CO2的去离子水中制成浆液后将过量的NaH2PO4•2H2O 溶于水所配成溶液缓慢倒入浆液中，加热搅拌并用醋酸调节 PH 至3.7左右，回流温度下反应3小时，待自然冷却后，用脱 CO2的去离子水洗涤产物并过滤直至滤液 PH=7，然后干燥得到自制改性水滑石。
2.根据权利要求1所述的一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母，其特征在于：所述纳米活性剂为MgO、Al2O3 、Si3N4、BN按1:2:3:1的重量比例混合制取的组合物。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种的抗老化石墨烯纳米环保改性塑料色母的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
按照所述比例将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯按照权利要求1所述比例置于105℃的烘箱中干燥2-4h后备用；
2） 将烘干后的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与高聚乙烯粉碎后过100-200目筛过滤后得基材A备用；
3）塑炼， 按照所述比例将苯二甲酸丁二醇酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、纳米碳酸钡、芳纶短纤维、碳化硅片晶按照权利要求1所述比例放入内部温度为120℃的塑炼机中混合搅拌30min，得到基材B，
（4）混炼，将组基材A、B放入内部温度为120℃混炼机中 按照所述比例添加其它组分，混合搅拌20min；并在100℃的条件下硫化30min，获得产物放置3h；
（5）成型，将上一步的产物放入成型机器中，获得产物。
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