CN109467812A - 一种基于石墨烯改性的pp材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于石墨烯改性的PP材料，包括以下重量份数的各组分：PP树脂80‑100份、碳酸钙4‑5份、木质纤维粉末40‑50份、热塑性聚氨酯弹性粒子40‑50份、硅烷偶联剂1‑2份、钛酸酯偶联剂1‑2份、碳纤维1‑2份、润滑剂1‑2份。本发明技术方案将木质纤维粉末、热塑性聚氨酯弹性粒子和PP混合到一起进行改性，使得复合材料的拉伸强度、静曲强度的弯曲弹性模量均最佳。其中，热塑性聚氨酯弹性粒子的作用是能够增加整个材料的弹性强度，木质纤维粉末能够降低混合后复合材料的密度。
Description
技术领域
本发明涉及一种PP材料，具体涉及一种基于石墨烯改性的PP材料。
背景技术
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，简称PP。聚丙烯是一种热塑性塑料，比重轻，成品表面硬度大，弹性高，并且聚丙烯还具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形，化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好，有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品，它抗电压、耐电弧性好，击穿电压也很高，适合用作电器配件等。故聚丙烯在汽车零部件、家用电器等领域得到广泛的应用，但通常聚丙烯的抗静电效果并不理想。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于石墨烯改性的PP材料。
本发明的技术方案如下：
一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：PP树脂80-100份、碳酸钙4-5份、木质纤维粉末40-50份、热塑性聚氨酯弹性粒子40-50份、硅烷偶联剂1-2份、钛酸酯偶联剂1-2份、碳纤维1-2份、润滑剂1-2份。
进一步的，所述热塑性聚氨酯弹性粒子的直径为3-5mm。
进一步的，所述木质纤维为秸秆粉、木头粉、竹粉中的一种或多种。
进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ－氯丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸正丁酯，酸值mgKOH/g≤0.15，皂化值KOHmg/g185，色泽≤18，水分含量≤0.15％。
一种基于石墨烯改性的PP材料的制备方法，其特征在于：
S1、将PP树脂在放置到烘箱中加热到70-90℃，持续时间2-3小时，然后取出备用；这一步的操作目的，是为了让PP树脂材料的温度进行升高，同时将材料中可能附着的水分给去除掉。
S2、将秸秆粉、木头粉、竹粉中的一种或多种在研磨机下研磨，直至木质纤维粉末的细度为20目，然后将木质纤维粉末分为两份，对其中一份进行碳化脱水；该碳纤维粉末碳化脱水后，具有更好的附着力。
S3、将碳酸钙、没有脱水的一份木质纤维粉末、热塑性聚氨酯弹性粒子、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、润滑剂通过高速搅拌机搅拌混合均匀；该操作为常规操作，即将上述材料按照一定的比例先进行混合，再防止到搅拌机中进行搅拌，该搅拌的时间可以根据实际需要进行决定，一般为30-60分钟，具体可以观察混合物料的状态，观察到物料搅拌中不再发生物理形态的变化即可。
S4、将步骤S1中的PP树脂在金属容器中加热至热熔状态，将步骤S3的产物加入热熔后的PP塑料中，通过搅拌机对其进行搅拌，充分混合后，降至常温；操作为常规操作，即将上述材料按照一定的比例先进行混合，再防止到搅拌机中进行搅拌，该搅拌的时间可以根据实际需要进行决定，一般为30-60分钟，具体可以观察混合物料的状态，观察到物料搅拌中不再发生物理形态的变化即可。该步骤是为了让PP树脂材料和热塑性聚氨酯粒子、木质纤维材料进行混合，形成新的复合材料。
S5、将步骤S4产物进行切粒，然后将粒子、碳纤维、碳化后的木质纤维粉末进行搅拌混合，使碳纤维和木质纤维粉末附着在粒子的表面；该步骤是将步骤S4中的材料进行切成粒子形状，该粒子一般为圆柱形，然后与弹性粒子和碳化后的木质纤维粉末混合后，粒子的各个表面均会附着在碳纤维和碳化后的木质纤维粉末上，在内部形成碳纤维导电层。
S6、将粒子放置到模具中，通过压机进行挤压成型，使其成板块状；该步骤相当于将粒子有挤压到了一起，由于粒子的表面均为碳纤维，因此其整个板块均具有导电能力。
S7、对步骤S6中的板块进行加热，使其保持半热熔状态，然后从容器的上部不断通入高温氮气，持续5-10分钟；通入高温氮气的目的一是为了给材料继续进行加热，同时让高温的氮气跑入到复合材料中，当然氮气又会马上跑出去，该步骤能够让氮气在复合材料中形成一些孔洞。
S8、在板块底部通入液氮，持续30-60s，直至模具中复合材料的温度降温至80-100℃；该操作在模具的底部通入液氮，液氮在遇到温度较高的复合材料后，会马上气化，由于其通入的地方在复合材料的底部，因此会在复合材料的底部形成多个孔洞，复合材料的厚度可以在2-3cm，防止氮气形成穿孔，在复合材料的底部形成多个孔洞之后，相当于在复合材料中形成了多个空腔，该空腔的存在，能够减轻复合材料的密度。
S9、对模具上的复合材料通过压机进行热压，得到最终基于石墨烯改性的PP复合材料。在根据需要，对其进行切割，切割成合适的厚度，得到了抗静电PP改性材料。
进一步的，所述高温氮气的温度为400-450摄氏度。
进一步的，所述液氮的量为复合材料质量的3-5％。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明技术方案将木质纤维粉末、热塑性聚氨酯弹性粒子和PP混合到一起进行改性，使得复合材料的拉伸强度、静曲强度的弯曲弹性模量均最佳。其中，热塑性聚氨酯弹性粒子的作用是能够增加整个材料的弹性强度，木质纤维粉末能够降低混合后复合材料的密度。
加入的助剂能够降低复合材料的粘度，提高其制备过程中的流动性；可以提高复合材料的散热性能，避免制品内部过热。
制备工艺中，两次氮气的使用，能够在复合材料中形成气泡，减小复合材料的密度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的制备方法如下：
一种基于石墨烯改性的PP材料的制备方法，其特征在于：
S1、将PP树脂在放置到烘箱中加热到70-90℃，持续时间2-3小时，然后取出备用；
S2、将秸秆粉、木头粉、竹粉中的一种或多种在研磨机下研磨，直至木质纤维粉末的细度为20目，然后将木质纤维粉末分为两份，对其中一份进行碳化脱水；
S3、将碳酸钙、没有脱水的一份木质纤维粉末、热塑性聚氨酯弹性粒子、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、润滑剂通过高速搅拌机搅拌混合均匀；
S4、将步骤S1中的PP树脂在金属容器中加热至热熔状态，将步骤S3的产物加入热熔后的PP塑料中，通过搅拌机对其进行搅拌，充分混合后，降至常温；
S5、将步骤S4产物进行切粒，然后将粒子、碳纤维、碳化后的木质纤维粉末进行搅拌混合，使碳纤维和木质纤维粉末附着在粒子的表面；
S6、将粒子放置到模具中，通过压机进行挤压成型，使其成板块状；
S7、对步骤S6中的板块进行加热，使其保持半热熔状态，然后从容器的上部不断通入高温氮气，持续5-10分钟；
S8、在板块底部通入液氮，持续30-60s，直至模具中复合材料的温度降温至80-100℃；
S9、对模具上的复合材料通过压机进行热压，得到最终基于石墨烯改性的PP复合材料。
-所述高温氮气的温度为400-450摄氏度。
-所述液氮的量为复合材料质量的3-5％。
实施例1
一种基于石墨烯改性的PP材料，包括以下重量份数的各组分：PP树脂80份、碳酸钙4份、木质纤维粉末40份、热塑性聚氨酯弹性粒子40份、硅烷偶联剂1份、钛酸酯偶联剂1份、碳纤维1份、润滑剂1份。
实施例2
一种基于石墨烯改性的PP材料，包括以下重量份数的各组分：PP树脂90份、碳酸钙4.5份、木质纤维粉末45份、热塑性聚氨酯弹性粒子45份、硅烷偶联剂1.5份、钛酸酯偶联剂1.5份、碳纤维1.5份、润滑剂1.5份。
实施例3
一种基于石墨烯改性的PP材料，包括以下重量份数的各组分：PP树脂100份、碳酸钙5份、木质纤维粉末50份、热塑性聚氨酯弹性粒子50份、硅烷偶联剂2份、钛酸酯偶联剂2份、碳纤维2份、润滑剂2份。
-所述热塑性聚氨酯弹性粒子的直径为3-5mm。
-所述木质纤维为秸秆粉、木头粉、竹粉中的一种或多种。
-所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ－氯丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
-所述润滑剂为硬脂酸正丁酯，酸值mgKOH/g≤0.15，皂化值KOHmg/g185，色泽≤18，水分含量≤0.15％。
本发明至少具有以下优点：
发明技术方案将木质纤维粉末、热塑性聚氨酯弹性粒子和PP混合到一起进行改性，使得复合材料的拉伸强度、静曲强度的弯曲弹性模量均最佳。其中，热塑性聚氨酯弹性粒子的作用是能够增加整个材料的弹性强度，木质纤维粉末能够降低低混合后复合材料的密度。
加入的助剂能够降低复合材料的粘度，提高其制备过程中的流动性；可以提高复合材料的散热性能，避免制品内部过热。
制备工艺中，两次氮气的使用，能够在复合材料中形成气泡，减小复合材料的密度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：PP树脂80-100份、碳酸钙4-5份、木质纤维粉末40-50份、热塑性聚氨酯弹性粒子40-50份、硅烷偶联剂1-2份、钛酸酯偶联剂1-2份、碳纤维1-2份、润滑剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于：所述热塑性聚氨酯弹性粒子的直径为3-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于：所述木质纤维为秸秆粉、木头粉、竹粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ－氯丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸正丁酯，酸值mgKOH/g≤0.15，皂化值KOHmg/g185，色泽≤18，水分含量≤0.15％。
6.根据权利要求1-5中任一所述的一种基于石墨烯改性的PP材料的制备方法，其特征在于：
S1、将PP树脂在放置到烘箱中加热到70-90℃，持续时间2-3小时，然后取出备用；
S2、将秸秆粉、木头粉、竹粉中的一种或多种在研磨机下研磨，直至木质纤维粉末的细度为20目，然后将木质纤维粉末分为两份，对其中一份进行碳化脱水；
S3、将碳酸钙、没有脱水的一份木质纤维粉末、热塑性聚氨酯弹性粒子、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、润滑剂通过高速搅拌机搅拌混合均匀；
S4、将步骤S1中的PP树脂在金属容器中加热至热熔状态，将步骤S3的产物加入热熔后的PP塑料中，通过搅拌机对其进行搅拌，充分混合后，降至常温；
S5、将步骤S4产物进行切粒，然后将粒子、碳纤维、碳化后的木质纤维粉末进行搅拌混合，使碳纤维和木质纤维粉末附着在粒子的表面；
S6、将粒子放置到模具中，通过压机进行挤压成型，使其成板块状；
S7、对步骤S6中的板块进行加热，使其保持半热熔状态，然后从容器的上部不断通入高温氮气，持续5-10分钟；
S8、在板块底部通入液氮，持续30-60s，直至模具中复合材料的温度降温至80-100℃；
S9、对模具上的复合材料通过压机进行热压，得到最终基于石墨烯改性的PP复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于：所述高温氮气的温度为400-450摄氏度。
8.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯改性的PP材料，其特征在于：所述液氮的量为复合材料质量的3-5％。
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