[發明專利]一種以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310638015.6
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103613883A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 曾尤;謝桂媛;王函;英哲;任文才;劉暢;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08L25/06;C08L67/02;C08L23/06;C08L23/12;C08K3/04
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料，其特征在于，所述的復合材料包括：石墨烯填料、聚合物基體及助劑，按重量百分比計，石墨烯0.1～3.0wt%，助劑0.5～10wt%，其余為聚合物基體；其中，聚合物基體為熱塑性顆粒狀樹脂：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯和聚丙烯中的一種或兩種以上復合。

2.按照權利要求1所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料，其特征在于，所述的石墨烯優選含量為0.2～2.0wt%。

3.按照權利要求1所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料，其特征在于，所述的復合材料中助劑為稀土穩定劑和丙烯酸酯，按重量百分比計，稀土穩定劑的含量為2～8wt%，丙烯酸酯0.5～2wt%。

4.按照權利要求1所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料，其特征在于，所述的復合材料磨損率范圍為（0.50～1.63）×10^-5mm³(N·m)^-1，摩擦系數范圍為0.30～0.57。

5.一種權利要求1所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料的制備方法，其特征在于，首先，采用熱塑性顆粒狀樹脂作為聚合物基體，將石墨烯先分散于基體樹脂中混合均勻，得到耐磨損硬質復合材料前驅體粉末；然后經熔融共混，再經熱壓制成硬質復合材料板，加熱溫度為170～280℃、熱壓時間8～15分鐘，壓力10～20MPa。

6.按照權利要求5所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

（1）石墨烯與顆粒狀聚合物基體的均勻分散混合物的制備

首先將稀土穩定劑和丙烯酸酯按配比加入到聚合物基體中，然后在攪拌下加入石墨烯，經轉速為3000～8000rpm的混合機高速攪拌5～10分鐘，得到石墨烯與聚合物混合均勻的粉料；

（2）將上述的粉料加入到轉矩流變儀中，在溫度150～280℃、轉速50～100rpm條件下混煉3～10分鐘，得到熔融復合物，作為耐磨損硬質復合材料前驅體；

（3）將步驟（2）獲得石墨烯/聚合物熔融復合物，用平板硫化機在溫度170～280℃、壓力10～20MPa下壓8～15分鐘，制成硬質石墨烯/聚合物復合材料板。

7.按照權利要求5所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料的制備方法，其特征在于，硬質石墨烯/聚合物復合材料板的厚度為0.5mm～2.5mm。

8.按照權利要求5所述的以石墨烯為填料的耐磨損硬質復合材料的制備方法，其特征在于，所述的石墨烯可以是插層剝離法、石墨氧化還原法或其他方法制備。