[發明專利]一種用石墨烯改性的聚丙烯鋼塑復合管材的制備方法

有效

• 申請號: 201410190683.1
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104151696A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 陳厚忠
• 申請（專利權）人: 武漢金牛經濟發展有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術領域

本發明涉及塑料管道領域，具體是指一種用石墨烯改性的聚丙烯鋼塑復合管材的制備方法。

背景技術

聚丙烯鋼塑管作為一種新興的復合管材，在很多方面上性能都十分優異，由于其鋼帶具備的承壓能力，使得鋼塑管作為一種工程管材，在市政，化工，采礦等領域得到廣泛運用。然而，普通的聚丙烯鋼塑管由于長期運輸各種工業液體，液體往往具有腐蝕性且溫度變化很大，對復合管層間粘接強度及中間層鋼帶的影響很大，這就迫切要求鋼塑管內壁具有更好的抗磨損和耐化學腐蝕性能。

石墨烯的出現給這個難題的破解帶來了希望。石墨烯是目前世界上已知的力學強度最高(斷裂強度130GPa，楊氏模量1.0TPa)、最薄(厚度0.3nm)、最導電(電阻率10-6Ω·cm，略低于最導電的金屬銀)、最導熱(室溫下熱導率達到5000W/m·k，超過目前已知導熱率最高的金剛石)等性能。石墨烯的這些優異性能，使得石墨烯極有可能成為提高塑料管道綜合性能的材料。

石墨烯聚合物復合材料的報道或專利雖然已經出現(如申請號ZL201110313859.4，ZL201310034290.7，ZL201110337141.9等)，但是真正把石墨烯用于管道材料并能對相關性能有提升的還未見報道。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足提供一種用石墨烯改性的聚丙烯鋼塑復合管材的制備方法，用本方法制備的聚丙烯鋼塑復合管材具有良好的力學性能、抗磨損性能和耐腐蝕性。

本發明是通過如下技術方案實現的：一種用石墨烯改性的聚丙烯鋼塑復合管材的制備方法，其步驟包括：(1)將1×10^-3-1重量份數的表面處理劑，加入至1-1000重量份數溶劑中，將二者攪拌均勻后加入1-100重量份數的石墨烯粉體，將混合物高速攪拌后超聲分散制得改性石墨烯分散液；再將該改性石墨烯分散液干燥并球墨后制得改性石墨烯粉體；(2)將步驟(1)中所述的0.1-30重量份數的改性石墨烯粉體，加入到100重量份數的聚丙烯樹脂中，再加入0.1-1重量份數的抗氧劑和0.1-1重量份數的分散劑，混合分散后再擠出造粒制得改性石墨烯粉體/聚丙烯共混母粒；(3)將步驟(2)中所述的1-100重量份數的改性石墨烯粉體/聚丙烯共混母粒同100重量份數的聚丙烯樹脂攪拌均勻后，擠出成型制得用石墨烯改性的聚丙烯內管，最后將鋼帶與所述用石墨烯改性的聚丙烯內管以及未改性的外層聚丙烯熱熔粘接起來制得用石墨烯改性的聚丙烯鋼塑復合管材。

所述表面處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、十八烷基胺、異氰酸中的一種或多種。

所述溶劑為乙醇/水溶液或乙醇/醋酸溶液。

所述聚丙烯樹脂為管材級聚丙烯樹脂，包括本色顆粒料、有色顆粒料、粉料。

所述抗氧劑為受阻酚或亞磷酸脂抗氧劑中的一種或多種。

所述分散劑為石蠟、聚丙烯蠟或脂肪酸分散劑。

所述步驟(2)中的混合是利用Z形捏合機、高速混合機、開煉機或密煉機混合的。

所述步驟(2)中的擠出造粒是利用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機或行星螺桿擠出機進行的。

本發明所述的用石墨烯改性的聚丙烯鋼塑復合管材可以應用于建筑給/排水管材、市政管道、工業管道、化工管道、護套管等。本發明充分利用聚丙烯鋼塑復合管材產業上現有的設備，只需在配方上利用少量改性的石墨烯粉體即可對管材在抗磨損及耐腐蝕性能方面明顯提升，成本低，效果明顯，具有很強的實用性。

附圖說明

圖1為本發明的制備方法流程示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例來進一步說明本發明，本發明的制備方法流程如圖1所示：

實施例1

(1)改性石墨烯粉體的制備：將1重量份數的硅烷偶聯劑，加入100重量份數乙醇/水溶液(乙醇：水＝95:5，重量比)中，攪拌均勻后加入10重量份數的石墨烯粉體，高速攪拌后再超聲分散制得改性石墨烯分散液；再將該分散液充分干燥后利用球磨機制得改性石墨烯粉體；

(2)改性石墨烯粉體/聚丙烯共混母粒的制備：將(1)中所述的30重量份數的改性石墨烯粉體，加入到100重量份數的聚丙烯樹脂中，再加入0.5重量份數的抗氧劑168和1010按照質量比2：1混合的混合物，0.5重量份數的聚丙烯蠟，利用密煉機混合分散，再將共混物加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒制得改性石墨烯粉體/聚丙烯共混母粒，所述聚丙烯樹脂為管材級聚丙烯樹脂，包括本色顆粒料、有色顆粒料、粉料；