CN107652504A - 一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，属于高分子材料领域，复合材料由90‑120份超高分子量聚乙烯、0.2‑0.6份氧化石墨烯、0.2‑1.5份硅烷偶联剂组成。本发明的复合材料以超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂为主要原料，氧化石墨烯的片层结构和超高分子量聚乙烯的长链和支链形成了良好的空间缠绕结构，使得石墨烯均匀的分散在超高分子量聚乙烯链结构中，有效的增强了超高分子量聚乙烯的分子链的规整排列，从而增强材料的性能，提高了复合材料的力学性能和热稳定性。

Description

一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法。
背景技术
聚乙烯是应用最广泛也是产量最大的合成树脂之一，主要应用于工农业生产及人类生活的各个方面。聚乙烯种类繁多，按照分子量的不同可以分为：低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯。超高分子量聚乙烯是一种分子量在150万以上的、线性结构的、具有优异的耐摩擦性、耐冲击性、自润滑性、耐化学药品性、耐低温、卫生无毒、拉伸强度高等性能的热塑性工程塑料。
在以超高分子量聚乙烯为基体制备复合材料时，一般是通过将超高分子量聚乙烯、填料和加工助剂混合，经过热压成型形成复合材料。目前，市场上的超高分子量聚乙烯复合材料存在力学性能和热稳定性不佳等问题。因此，如何改善超高分子量聚乙烯复合材料的热性能是研究的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种力学性能和热稳定性较好的超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法。
为了实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂，然后将超高分子量聚乙烯加入到邻二氯苯溶液中，在140℃的条件下进行油浴并进行搅拌、回流；
(2)将氧化石墨烯加入到邻二氯苯溶液中并进行超声分散30min；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的溶液中，并加入硅烷偶联剂，混合均匀并进行超声分散15min；
(4)将分散均匀的混合溶液真空干燥至恒重，然后进行热压成型处理、冷却即可。
优选地，热压温度为180-200℃，热压时间为15-30min。
本发明的有益效果：
本发明的复合材料以超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂为主要原料，氧化石墨烯的片层结构和超高分子量聚乙烯的长链和支链形成了良好的空间缠绕结构，使得石墨烯均匀的分散在超高分子量聚乙烯链结构中，有效的增强了超高分子量聚乙烯的分子链的规整排列，从而增强材料的性能，提高了复合材料的力学性能和热稳定性。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料由90份超高分子量聚乙烯、0.2份氧化石墨烯、0.2份硅烷偶联剂组成。
其中，超高分子量聚乙烯的的相对分子质量为300万。
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂，然后将超高分子量聚乙烯加入到邻二氯苯溶液中，在140℃的条件下进行油浴并进行搅拌、回流；
(2)将氧化石墨烯加入到邻二氯苯溶液中并进行超声分散30min；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的溶液中，并加入硅烷偶联剂，混合均匀并进行超声分散15min；
(4)将分散均匀的混合溶液真空干燥至恒重，然后进行热压成型处理、冷却即可，其中热压温度为180℃，热压时间为15min。
实施例2
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料由120份超高分子量聚乙烯、0.6份氧化石墨烯、1.5份硅烷偶联剂组成。
其中，超高分子量聚乙烯的的相对分子质量为300万。
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂，然后将超高分子量聚乙烯加入到邻二氯苯溶液中，在140℃的条件下进行油浴并进行搅拌、回流；
(2)将氧化石墨烯加入到邻二氯苯溶液中并进行超声分散30min；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的溶液中，并加入硅烷偶联剂，混合均匀并进行超声分散15min；
(4)将分散均匀的混合溶液真空干燥至恒重，然后进行热压成型处理、冷却即可，其中热压温度为200℃，热压时间为15min。
实施例3
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料由110份超高分子量聚乙烯、0.3份氧化石墨烯、0.9份硅烷偶联剂组成。
其中，超高分子量聚乙烯的的相对分子质量为300万。
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂，然后将超高分子量聚乙烯加入到邻二氯苯溶液中，在140℃的条件下进行油浴并进行搅拌、回流；
(2)将氧化石墨烯加入到邻二氯苯溶液中并进行超声分散30min；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的溶液中，并加入硅烷偶联剂，混合均匀并进行超声分散15min；
(4)将分散均匀的混合溶液真空干燥至恒重，然后进行热压成型处理、冷却即可，其中热压温度为190℃，热压时间为20min。
实施例4
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料由100份超高分子量聚乙烯、0.3份氧化石墨烯、0.5份硅烷偶联剂组成。
其中，超高分子量聚乙烯的的相对分子质量为300万。
一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂，然后将超高分子量聚乙烯加入到邻二氯苯溶液中，在140℃的条件下进行油浴并进行搅拌、回流；
(2)将氧化石墨烯加入到邻二氯苯溶液中并进行超声分散30min；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的溶液中，并加入硅烷偶联剂，混合均匀并进行超声分散15min；
(4)将分散均匀的混合溶液真空干燥至恒重，然后进行热压成型处理、冷却即可，其中热压温度为180℃，热压时间为20min。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料由90-120份超高分子量聚乙烯、0.2-0.6份氧化石墨烯、0.2-1.5份硅烷偶联剂组成，包括以下步骤：
(1)分别称取超高分子量聚乙烯、氧化石墨烯和硅烷偶联剂，然后将超高分子量聚乙烯加入到邻二氯苯溶液中，在140℃的条件下进行油浴并进行搅拌、回流；
(2)将氧化石墨烯加入到邻二氯苯溶液中并进行超声分散30min；
(3)将步骤(2)制备的溶液加入到步骤(1)的溶液中，并加入硅烷偶联剂，混合均匀并进行超声分散15min；
(4)将分散均匀的混合溶液真空干燥至恒重，然后进行热压成型处理、冷却即可。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，热压温度为180-200℃，热压时间为15-30min。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，超高分子量聚乙烯的的相对分子质量为300万。
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