CN112175323A - 一种抗静电pvc复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电pvc复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112175323A
CN112175323A CN202011081169.6A CN202011081169A CN112175323A CN 112175323 A CN112175323 A CN 112175323A CN 202011081169 A CN202011081169 A CN 202011081169A CN 112175323 A CN112175323 A CN 112175323A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
graphene
hollow glass
placing
pvc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202011081169.6A
Other languages
English (en)
Inventor
陈金锁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202011081169.6A priority Critical patent/CN112175323A/zh
Publication of CN112175323A publication Critical patent/CN112175323A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3472—Five-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/04—Antistatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及PVC材料领域，具体涉及一种抗静电PVC复合材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将活化的石墨烯溶于乙醇溶液中，在加热和磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，水浴反应一段时间，离心、抽滤、洗涤、干燥，即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末，将其按照以下重量份数：64～90份PVC树脂、5～7份增塑剂、1～4份有机锡热稳定剂、2～20份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末、2～5份加工助剂，双辊塑炼机塑炼后，采用全自动压片机热压成型，即可获得一种抗静电PVC复合材料。本发明可有效解决石墨烯易团聚的问题，显著提高PVC的力学性能，采用离子液体代替传统的增塑剂，减少对人体的危害，提高PVC的抗静电性能，操作简便，经济环保，有望工业化生产。

Description

一种抗静电PVC复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及PVC材料领域，具体涉及一种抗静电PVC及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯聚合而形成的热塑性树脂，它具有优异的化学稳定性，优良的耐磨耐候性能，并且电绝缘性能优异，耐火自息，PVC的综合性能优异且价格低廉，在世界范围内被广泛应用。但由于PVC优异的电绝缘性能，造成在使用中易因摩擦而积聚静电，轻则会使PVC制品表面吸附大量的灰尘，影响外观，重则会引起火灾甚至爆炸等危险事故，这极大限制了PVC在石油、化工、危险品、通讯以及电子工业等领域中的应用。
石墨烯是由碳原子经sp2杂化轨道形成的二维碳纳米材料，它具有优异的光学、电学、力学特性，自问世以来，被广泛研究，它被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯具有优异的导电性能，石墨烯掺入PVC基体中能有效提高其抗静电性能。目前，石墨烯/PVC复合抗静电材料的制备方法主要包括：原位聚合法、溶液共混法等。
中国专利(CN110423372A)公开了一种石墨烯/PVC抗静电复合材料及其制备方法，首先配置石墨烯分散液，然后在石墨烯分散液中缓慢加入PVC超细粉或PVC糊树脂，高速搅拌使其分散均匀，静放塑化6～24h，获得石墨烯抗静电涂料，再将石墨烯抗静电涂料喷涂在所述PVC基材上形成抗静电涂层，经干燥后获得石墨烯/PVC抗静电复合材料。
中国专利(CN102775700A)公开了一种石墨烯/PVC抗静电复合材料及其制备方法，本发明公开了一种PVC/石墨烯抗静电复合材料，由以下重量百分比的原料制成：抗冲击改性剂2％～20％，石墨烯0.5％～10％，加工助剂2％～20％，余量为基体树脂，通过双螺杆挤出造粒制得石墨烯/PVC抗静电复合材料。
上述方法中都存在石墨烯团聚的问题，石墨烯倾向于团聚形成石墨，在PVC基体中大量团聚造成复合材料的抗静电效果不稳定，并且对基体材料的力学性能也造成一定的影响。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种抗静电PVC及其制备方法，采用中空玻璃微球对石墨烯进行包覆，再加入PVC基体中来制备抗静电的PVC复合材料，经中空玻璃微球包覆的石墨烯的分散性能明显改善，不会出现团聚的现象，并且中空玻璃微球的引入极大提高了PVC复合材料的机械加工性能、力学性能，扩展了PVC材料的应用范围。
本发明提供的一种抗静电PVC复合材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球(HGMs)分散在NaOH溶液中，超声清洗处理，除去HGMs表面吸附的油污及杂质，然后，将HGM的混合溶液进行抽滤、洗涤并干燥后获得干净的HGMs粉末。
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL浓H2SO4(质量分数98％)于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色。趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性。将最终的沉淀物经过l h的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯。
S3、石墨烯的预处理：将硅烷偶联剂加入95％的乙醇溶液中，超声分散，再加入缓冲溶液调节溶液的pH，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于离心机中离心，之后洗涤、干燥即可获得预处理之后石墨烯。
S4、将处理好的中空玻璃微球置于溶液中一定温度下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于加热和磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于水浴锅中反应一段时间，之后将混合溶液离心、抽滤、洗涤、干燥，即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
S5、将64～90份PVC树脂、5～7份增塑剂、1～4份有机锡热稳定剂、2～20份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及2～5份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用双辊塑炼机将混合好的物料塑炼一段时间，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
进一步地，所述步骤S1中，超声处理的时间为3～6h；HGM的混合溶液进行抽滤、洗涤并干燥的具体操作步骤为：将HGM混合溶液采用布氏漏斗抽滤，并用NaOH溶液和去离子水反复清洗滤饼，之后将滤饼置于50～70℃的真空烘箱中干燥24h。
进一步地，所述步骤S3中，硅烷偶联剂包括KH550、KH560、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或其混合物。
进一步地，所述步骤S3中，硅烷偶联剂在乙醇溶液中的浓度为3～8wt％，
进一步地，所述步骤S3中，缓冲溶液为乙酸或氨水溶液，将溶液的pH调整至2.0～4.0。
进一步地，所述步骤S3中，超声处理时间为5～10h，离心机的转速为5000～8000r/min，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于30～50℃的真空烘箱中干燥8～15h。
进一步地，所述步骤S4中，分散中空玻璃微球的溶液为乙醇、甲醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或其混合物，处理温度为40～55℃，
进一步地，所述步骤S4中，混合完毕后，将体系置于45～65℃水浴锅中反应6～12h，之后将混合溶液置于5000～7000r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于40～60℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
进一步地，所述步骤S5中，增塑剂为离子液体类，如季铵盐离子、季磷盐离子、咪唑盐离子等中的一种或混合物，所述有机锡类稳定剂包括甲基硫醇锡、二甲基氧化锡、丁基硫醇锡、二月桂酸二丁基锡、马来酸二辛基锡等中的一种或几种。
进一步地，所述步骤S5中双辊塑炼机的温度为160～175℃，塑练时间为30～60min。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用中空玻璃微球对石墨烯进行包覆处理，可有效解决石墨烯在聚合物基体中易团聚的问题，制得的PVC复合材料的抗静电性能优异。
2、本发明所使用的中空玻璃微球具有经济成本低，隔热性能好、耐高温、抗老化、密度低、折射率高、机械性能好，其包覆石墨烯引入PVC基体中后可显著提高PVC复合材料机械力学性能。
3、本发明中采用离子液体增塑剂代替传统的DOP增塑剂，减少对人体的危害，并且离子液体的加入能在PVC基体中产生自由离子，提高PVC的抗静电性能。
4、本发明中中空玻璃微球对石墨烯进行包覆处理操作简便，经济环保，有望工业化生产。
附图说明
图1为中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末的SEM图。
具体实施方式
下面将通过施例对本发明实施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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球(HGMs)分散在NaOH溶液中，超声处理3h，除去HGMs表面吸附的油污及杂质，将HGM混合溶液采用布氏漏斗抽滤，并用NaOH溶液和去离子水反复清洗滤饼，之后将滤饼置于50℃的真空烘箱中干燥24h，即可获得干净的HGMs粉末。
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL浓H2SO4(质量分数98％)于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色。趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性。将最终的沉淀物经过l h的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯。
S3、石墨烯的预处理：将3.0g KH550加入97.0g 95％的乙醇溶液中，超声分散5h，再加入乙酸溶液调节溶液的pH至3.2，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于5000r/min的离心机中离心三次，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于30℃的真空烘箱中干燥15h，即可获得预处理之后石墨烯。
S4、将处理好的中空玻璃微球置于乙醇溶液中47℃下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于47℃和200r/min的磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于50℃水浴锅中反应8h，之后将混合溶液置于6000r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于50℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
S5、将88份PVC树脂、5份1-己基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、2份甲基硫醇锡、2份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及3份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用160℃的双辊塑炼机将混合好的物料塑炼30min，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
实施例2
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球(HGMs)分散在NaOH溶液中，超声处理4.5h，除去HGMs表面吸附的油污及杂质，将HGM混合溶液采用布氏漏斗抽滤，并用NaOH溶液和去离子水反复清洗滤饼，之后将滤饼置于58℃的真空烘箱中干燥24h，即可获得干净的HGMs粉末。
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL浓H2SO4(质量分数98％)于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色。趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性。将最终的沉淀物经过l h的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯。
S3、石墨烯的预处理：将3.5g乙烯基三乙氧基硅烷加入96.5g 95％的乙醇溶液中，超声分散6.5h，再加入乙酸溶液调节溶液的pH至3.5，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于6000r/min的离心机中离心三次，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于4℃的真空烘箱中干燥12h，即可获得预处理之后石墨烯。
S4、将处理好的中空玻璃微球置于乙醇溶液中50℃下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于50℃和200r/min的磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于45℃水浴锅中反应12h，之后将混合溶液置于5500r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于55℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
S5、84份PVC树脂、6份增塑剂1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、3份二甲基氧化锡热稳定剂、5份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及2份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用170℃双辊塑炼机将混合好的物料塑炼45min，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条
实施例3
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球(HGMs)分散在NaOH溶液中，超声处理5.5h，除去HGMs表面吸附的油污及杂质，将HGM混合溶液采用布氏漏斗抽滤，并用NaOH溶液和去离子水反复清洗滤饼，之后将滤饼置于60℃的真空烘箱中干燥24h，即可获得干净的HGMs粉末。
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL浓H2SO4(质量分数98％)于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色。趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性。将最终的沉淀物经过l h的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯。
S3、石墨烯的预处理：将4.0g KH560加入96.0g 95％的乙醇溶液中，超声分散7.8h，再加入乙酸溶液调节溶液的pH至3.8，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于6500r/min的离心机中离心三次，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于50℃的真空烘箱中干燥8.5h，即可获得预处理之后石墨烯。
S4、将处理好的中空玻璃微球置于乙醇溶液中52℃下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于45℃和200r/min的磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于55℃水浴锅中反应8h，之后将混合溶液置于5800r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于60℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
S5、将74份PVC树脂、6份氯化十二烷基二甲基苄基铵、2份丁基硫醇锡热稳定剂、10份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及4份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用175℃双辊塑炼机将混合好的物料塑炼50min，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
实施例4
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球(HGMs)分散在NaOH溶液中，超声处理6h，除去HGMs表面吸附的油污及杂质，将HGM混合溶液采用布氏漏斗抽滤，并用NaOH溶液和去离子水反复清洗滤饼，之后将滤饼置于65℃的真空烘箱中干燥24h，即可获得干净的HGMs粉末。
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL浓H2SO4(质量分数98％)于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色。趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性。将最终的沉淀物经过l h的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯。
S3、石墨烯的预处理：将5.0g KH550和KH560质量比为1:2的混合溶液加入95.0g95％的乙醇溶液中，超声分散9.5h，再加入乙酸溶液调节溶液的pH至2.9，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于7000r/min的离心机中离心三次，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于50℃的真空烘箱中干燥13h，即可获得预处理之后石墨烯。
S4、将处理好的中空玻璃微球置于乙醇溶液中52℃下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于52℃和200r/min的磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于65℃水浴锅中反应8h，之后将混合溶液置于5000～7000r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于58℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
S5、将70份PVC树脂、7份氯化苄三苯季磷盐、3份二月桂酸二丁基锡热稳定剂、15份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及5份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用172℃双辊塑炼机将混合好的物料塑炼50min，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
实施例5
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球(HGMs)分散在NaOH溶液中，超声处理6h，除去HGMs表面吸附的油污及杂质，将HGM混合溶液采用布氏漏斗抽滤，并用NaOH溶液和去离子水反复清洗滤饼，之后将滤饼置于70℃的真空烘箱中干燥24h，即可获得干净的HGMs粉末。
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL浓H2SO4(质量分数98％)于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色。趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性。将最终的沉淀物经过l h的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯。
S3、石墨烯的预处理：将4.5g KH560加入95.5g 95％的乙醇溶液中，超声分散10h，再加入乙酸溶液调节溶液的pH至3.3，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于7000r/min的离心机中离心三次，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于48℃的真空烘箱中干燥14h，即可获得预处理之后石墨烯。
S4、将处理好的中空玻璃微球置于乙醇溶液中55℃下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于55℃和200r/min的磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于60℃水浴锅中反应12h，之后将混合溶液置于6800r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于58℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
S5、将88份PVC树脂、7份1-辛基-3-甲基咪唑氯盐、3份马来酸二辛基锡热稳定剂、20份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及5份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用168℃的双辊塑炼机将混合好的物料塑炼60min，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
按照GB/T1410-2006标准测试，采用ZC90F高阻仪对共聚物进行表面电阻测试，测试电压为150V，测试之前需将共聚物在温度为25℃，相对湿度为60％恒温恒湿箱中预处理48h。
表1：纯PVC以及实施例1-5中PVC复合材料的表面电阻测试结果
测试标准 表面电阻(Ω)
实施例1 GBT 1410-2006 4.2×107
实施例2 GBT 1410-2006 8.3×10<sup>6</sup>
实施例3 GBT 1410-2006 6.5×10<sup>6</sup>
实施例4 GBT 1410-2006 3.7×10<sup>6</sup>
实施例5 GBT 1410-2006 1.0×10<sup>6</sup>
纯PVC GBT 1410-2006 5.3×10<sup>15</sup>
从表1中可以看出，纯PVC的表面电阻高达5.3×1015Ω，表明其电绝缘性能很高，可以看出随着中空玻璃微球改性的石墨烯粉末添加量的增加，PVC复合材料的表面电阻从4.2×107Ω逐渐下降到1.0×106Ω，表明中空玻璃微球改性的石墨烯粉末的加入具有优异的抗静电效果。
拉伸性能：根据GB/T1040.2-2006标准，通过高温双柱试验机对共聚物进行拉伸性能测试，拉伸速率为5mm/min，试样的尺寸为75mm×40mm×3mm。
冲击性能：根据GB/T1843-2008标准，采用机电式万能试验机(CMT-4104SANS)对共聚物进行无缺口冲击强度测试，试样的尺寸为80mm×10mm×3mm。
维卡软化温度：按照GB/T1633-2000标准，对共聚物的维卡软化温度进行测试，试样尺寸为10mm×10mm×3mm，试样承重50N，升温速率为120K/h。
表2：纯PVC以及实施例1-5中PVC复合材料的力学性能结果
Figure BDA0002718748760000101
由表中可以看出本发明所提供的一种抗静电PVC的抗静电性能优异，当中空玻璃微球改性的石墨烯的添加量为5份时，PVC复合材料的表面电阻即可达到106Ω，具有优异的抗静电性能，并且中空玻璃微球改性的石墨烯的引入，显著提高了PVC复合材料的力学性能和热性能，这极大扩展了PVC在石油、化工、危险品、通讯以及电子工业等领域中的应用。

Claims (9)

1.一种抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：将64～90份PVC树脂、5～7份增塑剂、1～4份有机锡热稳定剂、2～20份中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及2～5份加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用双辊塑炼机将混合好的物料塑炼一段时间，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
2.一种如权利要求1所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
S1、中空玻璃微球的预处理：将中空玻璃微球分散在NaOH溶液中，超声清洗处理，除去中空玻璃微球表面吸附的油污及杂质，然后，将HGM的混合溶液进行抽滤、洗涤并干燥后获得干净的中空玻璃微球粉末；
S2、石墨烯的制备：采用Hummers法制备：量取55mL质量分数为98％的浓H2SO4于烧杯中，置于磁力搅拌的冰水浴中冷却，再加入石墨粉和NaNO3，在体系中缓慢滴入KMnO4溶液，在冰浴中反应20min之后移入37℃水浴中反应30min，然后将去离子水逐滴加入上述反应液中，滴加完毕后将混合液温度置于90℃保温20min，然后将30％H2O2滴入混合液中，反应一段时间，使得不再有气体生成为止，溶液变为亮黄色，趁热离心过滤，并用大量的5％盐酸和去离子水清洗至中性，将最终的沉淀物经过lh的超声震荡后，倒入培养皿中90℃下干燥24h得到氧化石墨，将氧化石墨超声分散于去离子水中，分散均匀后，置于80℃的油浴锅中，滴加2mL的水合肼，反应24h后过滤、洗涤、干燥即可获得石墨烯；
S3、石墨烯的预处理：将硅烷偶联剂加入95％的乙醇溶液中，超声分散，再加入缓冲溶液调节溶液的pH，将制备所得的石墨烯加入上述硅烷偶联剂/乙醇的混合溶液中，采用超声波清洗机对溶液进行处理，处理结束后置于离心机中离心，之后洗涤、干燥即可获得预处理之后石墨烯；
S4、将处理好的中空玻璃微球置于溶液中一定温度下超声分散均匀，再将活化后的石墨烯置于乙醇溶液中，于加热和磁力搅拌下将中空玻璃微球的分散液缓慢倒入其中，混合完毕后，将体系置于水浴锅中反应一段时间，之后将混合溶液离心、抽滤、洗涤、干燥，即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末；
S5、将PVC树脂、增塑剂、有机锡热稳定剂、中空玻璃微球改性的石墨烯粉末以及加工助剂，置于哈克转矩流变仪中混合均匀，采用双辊塑炼机将混合好的物料塑炼一段时间，塑炼后的PVC/石墨烯抗静电母料采用全自动压片机热压成型，冷却后激光切割成标准样条。
3.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中双辊塑炼机的温度为160～175℃，塑练时间为30～60min。
4.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，硅烷偶联剂包括KH550、KH560、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或其混合物；硅烷偶联剂在乙醇溶液中的浓度为3～8wt％。
5.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，缓冲溶液为乙酸或氨水溶液，将溶液的pH调整至2.0～4.0。
6.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，超声处理时间为5～10h，离心机的转速为5000～8000r/min，采用布氏漏斗抽滤，用去离子水反复清洗数次，将滤饼置于30～50℃的真空烘箱中干燥8～15h。
7.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，分散中空玻璃微球的溶液为乙醇、甲醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或其混合物，处理温度为40～55℃。
8.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：混合完毕后，将体系置于45～65℃水浴锅中反应6～12h，之后将混合溶液置于5000～7000r/min的离心机中离心处理3次，弃去上清液，将沉淀物用去离子水反复清洗后置于40～60℃的真空干燥箱中处理24h后即可获得中空玻璃微球包覆的石墨烯粉末。
9.一种如权利要求2所述抗抗静电PVC复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，增塑剂为离子液体类，如季铵盐离子、季磷盐离子、咪唑盐离子等中的一种或混合物，所述有机锡类稳定剂包括甲基硫醇锡、二甲基氧化锡、丁基硫醇锡、二月桂酸二丁基锡、马来酸二辛基锡等中的一种或几种。
CN202011081169.6A 2020-10-12 2020-10-12 一种抗静电pvc复合材料及其制备方法 Withdrawn CN112175323A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011081169.6A CN112175323A (zh) 2020-10-12 2020-10-12 一种抗静电pvc复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011081169.6A CN112175323A (zh) 2020-10-12 2020-10-12 一种抗静电pvc复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112175323A true CN112175323A (zh) 2021-01-05

Family

ID=73948031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011081169.6A Withdrawn CN112175323A (zh) 2020-10-12 2020-10-12 一种抗静电pvc复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112175323A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114835466A (zh) * 2022-05-16 2022-08-02 宿迁市日茂新材料有限公司 一种新型石墨抗静电硅胶胶面

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114835466A (zh) * 2022-05-16 2022-08-02 宿迁市日茂新材料有限公司 一种新型石墨抗静电硅胶胶面

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109778335B (zh) 一种改性聚丙烯纤维及制备方法
CN114163712B (zh) 一种石墨烯复合pe材料及其制备方法
CN111423674A (zh) 一种pvc薄膜及其加工工艺
CN108410066B (zh) 一种SiO2纳米粒子改性可膨胀石墨及阻燃聚丙烯的制备方法
CN104861352A (zh) 抗冲改性聚氯乙烯电缆料
CN105038042A (zh) 一种高强度改性塑料
CN112175323A (zh) 一种抗静电pvc复合材料及其制备方法
CN104672704A (zh) 机械球磨法制备pvc导电复合材料的方法
CN109942890B (zh) 一种具有抑烟功能的石墨烯基抗静电剂及其制备方法
CN108129767B (zh) 一种氧化石墨烯增强的pvc/abs复合管材及其制备方法
CN108864593A (zh) 一种改性碳纳米管制备抗静电聚氯乙烯材料的方法
CN114031867A (zh) MXene-石墨烯-PVC复合材料及其制备方法
CN108752848A (zh) 一种高电导率的导电塑料及其制备工艺
CN115584095B (zh) 一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法
CN114957881B (zh) 一种阻燃防静电软质pvc材料及其制备方法
CN105419153A (zh) 一种优质改性塑料
CN114773731A (zh) 一种抗静电的聚丙烯塑料及其制备方法
CN113248874B (zh) 一种改性tpee电缆料及其制备方法
CN112759924B (zh) 一种超高流动高cti含卤阻燃尼龙材料及其制备方法
CN112592578B (zh) 一种阻燃塑料及其制备方法
CN112812472B (zh) 一种环保低析出软质pvc材料及制备方法
CN115433484A (zh) 一种基于石墨烯导电涂料及其制备方法
CN106479035B (zh) 一种阻燃耐冲击的聚丙烯复合材料及其制备方法
CN114106528A (zh) 高耐热高透光pet薄膜
CN111363287A (zh) 一种高强度的防静电阻燃塑料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210105

WW01 Invention patent application withdrawn after publication