[發明專利]一種石墨烯改性聚醋酸乙烯酯類成膜劑制備方法

有效

• 申請號: 201410202425.0
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN105085835B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 劉洪剛;潘春呈;趙劍英;侯勇;倪雪慶;高彩艷;田麗平
• 申請（專利權）人: 泰山玻璃纖維有限公司;山東理工大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/32;C08F218/08;C08F212/08;C08F228/02;C08F212/14;C08F220/06;C08F2/24;D06M15/333;D06M15/356;D06M1
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所37207
• 代理人: 高軍寶

技術領域

本發明屬于一種抗靜電或導電成膜劑技術領域，具體為一種石墨烯改性聚醋酸乙烯酯類成膜劑制備方法。

背景技術：

玻璃纖維增強材料（FRP）具有密度小、強度高、電絕緣、耐腐蝕，容易加工等特點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、儀器儀表等高新技術行業。但由于玻璃纖維和樹脂都具有較高的表面電阻率和體積電阻率，當物體間發生摩擦生熱，激發電子轉移或電磁感應造成物體表面電荷的不平衡分布，產生靜電累積，若材料間發生劇烈摩擦時還會引起電暈放電或火花放電，導致周圍環境中易燃、易爆物質著火或爆炸，因此具有抗靜電復合材料具有重要應用價值，目前抗靜電復合材料主要采用添加石墨或炭黑方法制備，填量低時難以形成足夠的導電網絡，填量過高時會造成復合材料力學性能下降，而加入導電纖維制備的抗靜電復合材料是通過電子傳導和電暈放電原理消除靜電，可以在極短的時間內消除靜電，而且纖維填料彼此錯綜搭接形成連續導電網絡，在低填充量時即可獲得較高的導電率，抗靜電效果顯著持久，且能避免粉末抗靜電填料對材料力學性能的影響，所以導電纖維的研制成為制備抗靜電復合材料的重要途徑，但眾多制備方法都難以實現導電纖維的規模化制備或運用，成為抗靜電復合材料發展的瓶頸。

導電玻璃纖維填充材料，玻璃纖維是無機非金屬材料中的一種新型功能材料和結構材料。原材料成本低、規模化制備方法成熟、復合材料制備工藝多樣，抗沖擊性強，耐酸性好，改性容易，玻璃纖維目前占據復合材料所用增強纖維的98%左右。如果玻璃纖維附加導電功能，將會在增強材料的同時，兼具抗靜電或屏蔽功能，實現抗靜電和增強性能的統一。如Rodolfo Cruz-Silva將聚苯胺（體積電阻率10^-2-10²）涂覆在玻璃纖維表面，填充環氧樹脂，在提高復合材料導電性同時，增強了復合材料的機械性能,表面電阻達到0.33S/cm，如采用化學鍍技術，在玻璃纖維表面鍍鋁、鎳，銀、銅及合金等，但鍍銀成本過高，鍍銅、鋁纖維在放置一段時間或經熱處理后其導電性急劇下降；鍍鎳層不像鍍銅、鋁層容易氧化，但是電導率低；而且玻璃纖維金屬鍍的過程要將已經加工成型的玻璃纖維經過復雜的清洗、活化、鍍層、再清洗的復雜工藝，存在環保問題，纖維表面金屬鍍層經摩擦和洗滌后較易剝落導電物質，耐磨性和耐洗滌性差，綜上所述各種制作方法都不能解決導電玻璃纖維的規模化制備問題。

日東紡織公司研制成功鍍鎳導電玻璃纖維，業已開始工業性生產，用這種纖維加工成的紗和布都具有導電性，而且與塑料的親和性好。日本岐阜縣紙業試驗廠開發出被覆氧化錫的導電玻璃纖維。這種纖維可以用作消除靜電的填料，美國MB公司用鍍鋁玻璃纖維增強樹脂做機翼面層可逸散20萬安培電流雷擊而無表面損傷。有企業用導電鍍鋁玻璃纖維生產玻璃鋼瓦以其輕便、廉價、高導電性能應用于易受雷電危害環境內的機房倉庫建設，而導電玻璃纖維在國內的生產依然是空白。

玻璃纖維制備的核心技術是成膜劑的合成與浸潤劑復配技術。該技術直接關系到各類玻纖制品內在質量，是各大玻纖生產企業保持可持續發展的核心競爭力之一，自主研發高端成膜劑是玻纖大國到玻纖強國的必經之路。為了實現導電玻璃纖維的規模化制備，其中最為可行的技術途徑是在玻璃纖維生產過程中在線集成導電功能，實現結構功能一體化，只有在玻璃纖維拉絲浸潤環節引入高導電性組分，即利用高導電成膜劑拉制導電玻璃纖維是最為理想的規模化生產途徑。石墨烯穩固的二維平面結構及SP²雜化共軛軌道的電子流動性，使其具有優異的力學性能、良好的導電傳熱性能電磁屏蔽效能，石墨烯目前是世上最薄、最堅硬的納米材料，吸光率2.3%；導熱系數高達5300 W/m?K，常溫下電子遷移率超過15000 cm2/V?s，而電阻率只約10^-6Ω?cm，在導電傳熱領域表現出良好的應用前景，本發明提供了一種石墨烯改性聚醋酸乙烯酯類成膜劑制備方法，用于制備抗靜電玻璃纖維拉絲浸潤劑、織物上漿劑、皮革涂飾劑、碳纖維上漿劑、粘合劑或涂料等。該成膜劑可以有效降低材料表面電阻，用于抗靜電或電磁屏蔽材料領域。

發明內容