CN109401119A - 石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法，包括以下重量份数的组份：PVC树脂粉20‑40份、改性植物纤维粉20‑30份、功能化石墨烯粉10～15份、增塑调节剂1‑3份、环保稳定剂2‑5份、加工助剂1‑3份、润滑剂1‑3份、增韧剂1‑5份。本发明制备的石墨烯改性木塑抗静电功能材料中石墨烯可以均匀分散在木塑复合材料中，并且石墨烯的加入可以显著提高木塑复合材料的抗静电性能。本发明方法操作简单、成本低、无污染等优势，适合大规模生产和工业化应用。

Description

石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能复合材料，更确切地说，是一种石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法。
背景技术
生物基木塑新材料是以低值或废弃的生物质材料（农作物秸秆、水稻壳、棉柴等）为原料，通过高新技术融合而成的一种可循环利用的新型材料，具有零甲醛、防水、阻燃、防虫蛀、耐酸碱、可100%循环利用等特点。木塑复合材料生产全过程环保，无废水、废气、废渣，是清洁生产、绿色制造的发展方向，是优化“新产业”结构，推动新旧动能接续转换的重要路径。
然而木塑复合材料的表面电阻率高达1014～1017Ω，因此木塑复合材料良好的电绝缘性使其在使用中易因摩擦而积聚静电，当木塑复合材料用于高级公寓、别墅的建筑材料、装饰材料、家具时，表面的吸尘是一大弊病，影响其美观；用于弹药包装、营车、营房装饰装修等也存在严重安全隐患，从而也限制了其在军工、矿山等领域的应用。而军工、矿山等行业急需抗静电的功能性新材料，因此，研究开发及生产抗静电木塑功能材料势在必行。
国内外用来使木塑复合材料具备抗静电性的方法主要有：在材料中填充导电填料、添加抗静电剂、在材料表面涂敷导电性好的抗静电涂层等。其中，添加抗静电剂是最常用的方法。但是现有抗静电剂容易发生迁移作用会随着时间增长而向材料表面迁移，抗静电材料的表面电阻难以长期维持在108Ω下。在材料中填充各种无机导电填料是一种低成本制造抗静电材料的方法。其中最常用的则是碳系导电填料，如炭黑、碳纳米管等。炭黑是天然的半导体材料，其导电性能持久，可大幅度调整材料的电阻率。但是由于其为硬质材料，随着填充量的增加，会使木塑复合材料的强度和硬度增加而冲击强度降低，影响其应用。碳纳米管具有优良的导电性能，但是同时其具有较高的比表面积，碳纳米管之间由于范德华力易于团聚，使其在聚合物中分散性较差，影响其应用。石墨烯作为一种新型碳材料，相比于炭黑、碳纳米管等碳材料同时具有高强机械性能以及高的长径比。另外，石墨烯稳定的晶格结构及极高的载流子迁移率使其显示出优异的电学性能，因此可在很低的填充量下达到显著改善木塑复合材料抗静电性能的目的。
发明内容
为了克服上述技术问题中石墨烯片层与PVC树脂相容性差的难题，本发明提供了一种石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法。本发明制备的石墨烯改性木塑抗静电功能材料中石墨烯可以均匀分散在木塑复合材料中，并且石墨烯的加入可以显著提高木塑复合材料的抗静电性能。本发明方法操作简单、成本低、无污染等优势，适合大规模生产和工业化应用。
为了达到上述目的，本发明采用的一种石墨烯改性木塑抗静电功能材料，包括以下重量份数的组份：PVC树脂粉20-40份、改性植物纤维粉20-30份、功能化石墨烯粉10～15份、增塑调节剂1-3份、环保稳定剂2-5份、加工助剂1-3份、润滑剂1-3份、增韧剂1-5份。
作为本发明较佳的实施例，所述的增塑调节剂为双甲酯和苯乙烯中的至少一种；所述的环保稳定剂为钙锌复合环保稳定剂；所述的加工助剂为二辛脂和ACR树脂中任一种或他们的混合物 ；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中任一种或他们的混合物 ；所述的增韧剂为丙烯酸酯类。
石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于：包括如下
制备步骤：
第一步，植物纤维的改性处理：将植物纤维粉加入到高速混合
机中，在100～120℃下高速搅拌，加入偶联剂后继续搅拌5～10min，得到改性植物纤维；
第二步，功能化石墨烯粉体的制备：首先将石墨烯水溶液的pH
值调至pH < 4，然后加入一定量的十八胺乙醇溶液，混合均匀后于45～80℃加热条件下反应5～10小时；所得混合反应液经多次过滤和乙醇洗涤除去未反应的十八胺后经60～80℃真空干燥 12～24小时后，得到功能化石墨烯粉体；
第三步，石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备：将第二步所
得到的功能化石墨烯与PVC树脂、改性后的植物纤维粉等按比例共混复合，得到石墨烯改性木塑抗静电功能材料。
优选的，所述第一步中的高速混合机转速为800～1500转/分钟。
优选的，所述第一步中的植物纤维和偶联剂比例为100g:2～4g。
优选的，所述第二步中十八胺与石墨烯的质量比为（8～10）:100。
本发明的有益效果为：
（1）本发明中酸催化技术的采用：石墨烯表面含有大量的环氧基，利用酸性条件的催化作用，在较温和的条件下于水/醇混合体系中实现十八胺对石墨烯的同步加成和还原，将大量长烷基链通过环氧基开环加成接枝到了石墨烯片层的表面。功能化和还原一步完成，不需要多步功能化过程，反应条件简单、温和，便于工业化生产。
（2）本发明中在石墨烯表面引入同为碳氢结构的亲聚烯烃的长烷基链，大量烷基链可以容易的伸入聚氯乙烯基体中，改善纳米片层与基体聚合物的界面结构和亲和性，有利于材料受力时的应力传递。其次，接枝的同时移除石墨烯表面大量的极性含氧基团，使得纳米片层变得非极性，有利于石墨烯均匀分散在木塑复合材料中。
（3）本发明制备的材料与纯木塑复合材料相比，石墨烯的引入可以显著提高木塑复合材料的力学性能；同时，石墨烯在木塑复合材料中形成的三维网络结构将大幅提高木塑复合材料的导电性能，提高木塑复合材料的抗静电性能，这将有助于拓展木塑复合材料的使用范围。
本发明的制备方法工艺简单，操作方便，实用性强，成本低廉，接枝长烷基链的存在能有效提高石墨烯片层与聚氯乙烯基体间的界面相容性。与纯木塑复合材料相比，石墨烯改性木塑抗静电功能材料的力学性能显著提高，当石墨烯添加量为8%时，木塑复合材料的抗弯强度提高20%，抗静电性能(电阻率)高达5*105Ω/sq。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
石墨烯改性木塑抗静电功能材料，包括以下重量份数的组份：PVC树脂粉20-40份、改性植物纤维粉20-30份、功能化石墨烯粉10～15份、增塑调节剂1-3份、环保稳定剂2-5份、加工助剂1-3份、润滑剂1-3份、增韧剂1-5份。
作为本发明较佳的实施例，所述的增塑调节剂为双甲酯和苯乙烯中的至少一种；所述的环保稳定剂为钙锌复合环保稳定剂；所述的加工助剂为二辛脂和ACR树脂中任一种或他们的混合物 ；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中任一种或他们的混合物 ；所述的增韧剂为丙烯酸酯类。
本发明中酸催化技术的采用：石墨烯表面含有大量的环氧基，利用酸性条件的催化作用，在较温和的条件下于水/醇混合体系中实现十八胺对石墨烯的同步加成和还原，将大量长烷基链通过环氧基开环加成接枝到了石墨烯片层的表面。功能化和还原一步完成，不需要多步功能化过程，反应条件简单、温和，便于工业化生产。首先，在石墨烯表面引入同为碳氢结构的亲聚烯烃的长烷基链，大量烷基链可以容易的伸入聚氯乙烯基体中，改善纳米片层与基体聚合物的界面结构和亲和性，有利于材料受力时的应力传递。其次，接枝的同时移除石墨烯表面大量的极性含氧基团，使得纳米片层变得非极性，有利于石墨烯均匀分散在木塑复合材料中。本发明与纯木塑复合材料相比，石墨烯的引入可以显著提高木塑复合材料的力学性能；同时，石墨烯在木塑复合材料中形成的三维网络结构将大幅提高木塑复合材料的导电性能，提高木塑复合材料的抗静电性能，这将有助于拓展木塑复合材料的使用范围。
石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
第一步，植物纤维的改性处理：将植物纤维粉加入到高速混合
机中，在100～120℃下高速搅拌，加入偶联剂后继续搅拌5～10min，得到改性植物纤维；
第二步，功能化石墨烯粉体的制备：首先将石墨烯水溶液的pH
值调至pH < 4，然后加入一定量的十八胺乙醇溶液，混合均匀后于45～80℃加热条件下反应5～10小时；所得混合反应液经多次过滤和乙醇洗涤除去未反应的十八胺后经60～80℃真空干燥 12～24小时后，得到功能化石墨烯粉体；
第三步，石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备：将第二步所
得到的功能化石墨烯与PVC树脂、改性后的植物纤维粉等按比例共混复合，得到石墨烯改性木塑抗静电功能材料。
优选的，所述第一步中的高速混合机转速为800～1500转/分钟。
优选的，所述第一步中的植物纤维和偶联剂比例为100g:2～4g。
优选的，所述第二步中十八胺与石墨烯的质量比为（8～10）:100。
本发明制备的石墨烯改性木塑抗静电功能材料中石墨烯可以均匀分散在木塑复合材料中，并且石墨烯的加入可以显著提高木塑复合材料的抗静电性能。本发明方法操作简单、成本低、无污染等优势，适合大规模生产和工业化应用。本发明的制备方法工艺简单，操作方便，实用性强，成本低廉，接枝长烷基链的存在能有效提高石墨烯片层与聚氯乙烯基体间的界面相容性。与纯木塑复合材料相比，石墨烯改性木塑抗静电功能材料的力学性能显著提高，当石墨烯添加量为8%时，木塑复合材料的抗弯强度提高20%，抗静电性能(电阻率)高达5*105Ω/sq。
木塑板材的物理力学性能测试结果：
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.石墨烯改性木塑抗静电功能材料，其特征在于：包括以下重量份数的组份：PVC树脂粉20-40份、改性植物纤维粉20-30份、功能化石墨烯粉10～15份、增塑调节剂1-3份、环保稳定剂2-5份、加工助剂1-3份、润滑剂1-3份、增韧剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料，其特征在于：所述的增塑调节剂为双甲酯和苯乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料，其特征在于：所述的所述的环保稳定剂为钙锌复合环保稳定剂。
4.根据权利要求1所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料，其特征在于：所述的加工助剂为二辛脂和ACR树脂中任一种或他们的混合物。
5.根据权利要求1所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中任一种或他们的混合物。
6.根据权利要求1所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料，其特征在于：所述的增韧剂为丙烯酸酯类。
7.石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
第一步，植物纤维的改性处理：将植物纤维粉加入到高速混合机中，在100～120℃下高速搅拌，加入偶联剂后继续搅拌5～10min，得到改性植物纤维；
第二步，功能化石墨烯粉体的制备：首先将石墨烯水溶液的pH值调至pH < 4，然后加入一定量的十八胺乙醇溶液，混合均匀后于45～80℃加热条件下反应5～10小时；所得混合反应液经多次过滤和乙醇洗涤除去未反应的十八胺后经60～80℃真空干燥 12～24小时后，得到功能化石墨烯粉体；
第三步，石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备：将第二步所得到的功能化石墨烯与PVC树脂、改性后的植物纤维粉等按比例共混复合，得到石墨烯改性木塑抗静电功能材料。
8.根据权利要求7所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于，所述第一步中的高速混合机转速为800～1500转/分钟。
9.根据权利要求7所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于，所述第一步中的植物纤维和偶联剂比例为100g:2～4g。
10.根据权利要求7所述的石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于：所述第二步中十八胺与石墨烯的质量比为（8～10）:100。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115011134A (zh) * 2022-06-29 2022-09-06 安徽国风木塑科技有限公司 一种防静电防火木塑型材及其制备方法
CN116814147A (zh) * 2023-08-28 2023-09-29 河南银金达新材料股份有限公司 一种水性高爽滑抗静电涂布层的涂布液及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102942797A (zh) * 2012-10-17 2013-02-27 广西大学 一种植物纤维木塑复合材料及其制备方法
CN107652531A (zh) * 2017-11-06 2018-02-02 浙江山峪科技股份有限公司 一种石墨烯改性聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法
CN107880448A (zh) * 2017-12-12 2018-04-06 山东霞光实业有限公司 一种抗静电木塑复合材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102942797A (zh) * 2012-10-17 2013-02-27 广西大学 一种植物纤维木塑复合材料及其制备方法
CN107652531A (zh) * 2017-11-06 2018-02-02 浙江山峪科技股份有限公司 一种石墨烯改性聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法
CN107880448A (zh) * 2017-12-12 2018-04-06 山东霞光实业有限公司 一种抗静电木塑复合材料及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115011134A (zh) * 2022-06-29 2022-09-06 安徽国风木塑科技有限公司 一种防静电防火木塑型材及其制备方法
CN116814147A (zh) * 2023-08-28 2023-09-29 河南银金达新材料股份有限公司 一种水性高爽滑抗静电涂布层的涂布液及其制备方法
CN116814147B (zh) * 2023-08-28 2024-05-07 河南银金达新材料股份有限公司 一种水性高爽滑抗静电涂布层的涂布液及其制备方法

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