CN110372947A - 一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，包括石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂，所述石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂在耐刮擦石墨烯塑料母料中的重量份为：石墨烯5～10份、载体树脂60～100份、表面活性剂0.4～1、玻璃纤维1～3、润滑剂2～4份、硅烷偶联剂2～3份、抗氧剂0.1～0.3份和耐磨剂10～15份。该耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，可以增加热塑性塑料结构的整个性并改善耐磨性，并载体树脂外形成保护层，增加对载体树脂的保护，使提高整体的耐磨、耐刮擦性能，使其在多个领域均有良好的表现。

Description

一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法。
背景技术
中国塑料母料产业的增长速度明显高于全球平均水平，增速高达每年20％以上。形成这一局面，一方面是塑料母料的持续发展缘于树脂产量大幅上升和市场需求强劲扩张；另一方面是塑料母料，尤其是功能化母料对塑料制品的性能提升和成本下降起到了关键性的重要作用。有效地促进了塑料制品的功能提升及塑料和母料行业的高速增长。
并随着石墨烯的快速发展，塑料母料在加工生产的过程中也开始与石墨烯进行混合制备，使塑料母料能够更好的发挥石墨烯的性能，使其提升耐磨和耐刮性，但是现阶段仅仅依靠石墨烯的单独作用，其对塑料母料的耐磨耐刮能力的提升是有限的，并不能够满足更多时候的需求，因此需要一种更加优越的耐刮擦石墨烯塑料母料的生产制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，包括石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂，所述石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂在耐刮擦石墨烯塑料母料中的重量份为：石墨烯5～10份、载体树脂60～100份、表面活性剂0.4～1、玻璃纤维1～3、润滑剂2～4份、硅烷偶联剂2～3份、抗氧剂0.1～0.3份和耐磨剂10～15份。
一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，包括以下步骤：
S1，称取重量份的玻璃纤维和耐磨剂置于球磨机内混合研磨2～3小时，并经200～600目过滤筛过滤后与重量份的石墨烯混合高速搅拌，得到混合物A；
S2，将S2中得到的混合物A与表面活性剂共混和溶于溶剂中，并使用NaOH溶液调节pH至9.5～10.5，在在45～50℃条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得混合物B
S3，将S2中得到的混合物B与载体树脂、硅烷偶联剂、润滑剂和抗氧剂共混后加入混料搅拌机内，高速搅拌一段时间，之后送入双螺杆挤出机内进行挤出造粒，得到一种耐刮擦石墨烯塑料母料。
优选的，所述石墨烯为氧化石墨烯，所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的任一种。
优选的，所述表面活性剂为聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸镁、乙撑基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
优选的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。
优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选的，所述抗氧剂为双酚A、亚磷酸三苯酯或亚磷酸苯二异辛酯中的一种或多种。
优选的，所述耐磨剂为二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维，其中二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维三者之间的比列为(1～3)：(2～4)：1。
优选的，S3中，混料搅拌机内高速搅拌的速度为650～850r/min，加热温度为70～75℃，搅拌时间为15～30min。
本发明的技术效果和优点：该耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，通过将石墨烯与玻璃纤维和耐磨的组合，玻璃纤维能够提供了高分子间坚固的机械性结合的功能，可以增加热塑性塑料结构的整个性并改善耐磨性，同时耐磨剂中二硫化钼、芳香族聚酰胺纤维和碳纤维的使用，由其自身具有超高强度、高模量、耐高温和重量轻等优良性能，使其在与载体树脂混合时，并在载体树脂内均匀分布，从而形成对保护层，增加对载体树脂的保护，使提高整体的耐磨、耐刮擦性能，使其在多个领域均有良好的表现。
具体实施方式
下面将结合本发明的内容，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的内容仅仅是本发明一部分内容，而不是全部的内容。基于本发明中的内容，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内容，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，包括石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂，所述石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂在耐刮擦石墨烯塑料母料中的重量份为：石墨烯5份、载体树脂60份、表面活性剂0.4、玻璃纤维1、润滑剂2份、硅烷偶联剂2份、抗氧剂0.1份和耐磨剂10份。
一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，包括以下步骤：
S1，称取重量份的玻璃纤维和耐磨剂置于球磨机内混合研磨2小时，并经200目过滤筛过滤后与重量份的石墨烯混合高速搅拌，得到混合物A；
S2，将S2中得到的混合物A与表面活性剂共混和溶于溶剂中，并使用NaOH溶液调节pH至9.5，在在45℃条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得混合物B
S3，将S2中得到的混合物B与载体树脂、硅烷偶联剂、润滑剂和抗氧剂共混后加入混料搅拌机内，高速搅拌一段时间，之后送入双螺杆挤出机内进行挤出造粒，得到一种耐刮擦石墨烯塑料母料。
具体的，所述石墨烯为氧化石墨烯，所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的任一种。
具体的，所述表面活性剂为聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸镁、乙撑基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
具体的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。
具体的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
具体的，所述抗氧剂为双酚A、亚磷酸三苯酯或亚磷酸苯二异辛酯中的一种或多种。
具体的，所述耐磨剂为二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维，其中二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维三者之间的比列为1：2：1。
具体的，S3中，混料搅拌机内高速搅拌的速度为650r/min，加热温度为70℃，搅拌时间为15min。
实施例2
一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，包括石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂，所述石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂在耐刮擦石墨烯塑料母料中的重量份为：石墨烯8份、载体树脂80份、表面活性剂0.7、玻璃纤维2、润滑剂3份、硅烷偶联剂2.5份、抗氧剂0.2份和耐磨剂13份。
一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，包括以下步骤：
S1，称取重量份的玻璃纤维和耐磨剂置于球磨机内混合研磨2.5小时，并经400目过滤筛过滤后与重量份的石墨烯混合高速搅拌，得到混合物A；
S2，将S2中得到的混合物A与表面活性剂共混和溶于溶剂中，并使用NaOH溶液调节pH至10，在在48℃条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得混合物B
S3，将S2中得到的混合物B与载体树脂、硅烷偶联剂、润滑剂和抗氧剂共混后加入混料搅拌机内，高速搅拌一段时间，之后送入双螺杆挤出机内进行挤出造粒，得到一种耐刮擦石墨烯塑料母料。
具体的，所述石墨烯为氧化石墨烯，所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的任一种。
具体的，所述表面活性剂为聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸镁、乙撑基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
具体的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。
具体的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
具体的，所述抗氧剂为双酚A、亚磷酸三苯酯或亚磷酸苯二异辛酯中的一种或多种。
具体的，所述耐磨剂为二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维，其中二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维三者之间的比列为2：3：1。
具体的，S3中，混料搅拌机内高速搅拌的速度为750r/min，加热温度为703℃，搅拌时间为24min。
实施例3
一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，包括石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂，所述石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂在耐刮擦石墨烯塑料母料中的重量份为：石墨烯10份、载体树脂100份、表面活性剂1、玻璃纤维3、润滑剂4份、硅烷偶联剂3份、抗氧剂0.3份和耐磨剂15份。
一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，包括以下步骤：
S1，称取重量份的玻璃纤维和耐磨剂置于球磨机内混合研磨3小时，并经600目过滤筛过滤后与重量份的石墨烯混合高速搅拌，得到混合物A；
S2，将S2中得到的混合物A与表面活性剂共混和溶于溶剂中，并使用NaOH溶液调节pH至10.5，在在50℃条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得混合物B
S3，将S2中得到的混合物B与载体树脂、硅烷偶联剂、润滑剂和抗氧剂共混后加入混料搅拌机内，高速搅拌一段时间，之后送入双螺杆挤出机内进行挤出造粒，得到一种耐刮擦石墨烯塑料母料。
具体的，所述石墨烯为氧化石墨烯，所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的任一种。
具体的，所述表面活性剂为聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸镁、乙撑基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
具体的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。
具体的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
具体的，所述抗氧剂为双酚A、亚磷酸三苯酯或亚磷酸苯二异辛酯中的一种或多种。
具体的，所述耐磨剂为二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维，其中二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维三者之间的比列为3：4：1。
具体的，S3中，混料搅拌机内高速搅拌的速度为650～850r/min，加热温度为75℃，搅拌时间为30min。
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 (9)

1.一种耐刮擦石墨烯塑料母料，包括石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂，其特征在于：所述石墨烯、载体树脂、表面活性剂、玻璃纤维、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂和耐磨剂在耐刮擦石墨烯塑料母料中的重量份为：石墨烯5～10份、载体树脂60～100份、表面活性剂0.4～1、玻璃纤维1～3、润滑剂2～4份、硅烷偶联剂2～3份、抗氧剂0.1～0.3份和耐磨剂10～15份。
2.根据权利要求1所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，称取重量份的玻璃纤维和耐磨剂置于球磨机内混合研磨2～3小时，并经200～600目过滤筛过滤后与重量份的石墨烯混合高速搅拌，得到混合物A；
S2，将S2中得到的混合物A与表面活性剂共混和溶于溶剂中，并使用NaOH溶液调节pH至9.5～10.5，在在45～50℃条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得混合物B
S3，将S2中得到的混合物B与载体树脂、硅烷偶联剂、润滑剂和抗氧剂共混后加入混料搅拌机内，高速搅拌一段时间，之后送入双螺杆挤出机内进行挤出造粒，得到一种耐刮擦石墨烯塑料母料。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：所述石墨烯为氧化石墨烯，所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的任一种。
4.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸镁、乙撑基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
7.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为双酚A、亚磷酸三苯酯或亚磷酸苯二异辛酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料的其制备方法，其特征在于：所述耐磨剂为二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维，其中二硫化钼，芳香族聚酰胺纤维和碳纤维三者之间的比列为(1～3)：(2～4)：1。
9.根据权利要求2所述的一种耐刮擦石墨烯塑料母料及其制备方法，其特征在于：S3中，混料搅拌机内高速搅拌的速度为650～850r/min，加热温度为70～75℃，搅拌时间为15～30min。
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