[發明專利]乳液原位聚合制備EVA/石墨烯復合材料的方法

在審

• 申請號: 201610049951.7
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105461842A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 趙立平;洪江彬;林麗萍
• 申請（專利權）人: 廈門凱納石墨烯技術股份有限公司
• 主分類號: C08F218/08
• 分類號: C08F218/08;C08F210/02;C08F2/26;C08F2/30;C08F2/44;C08K3/04
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技術領域

本發明屬于納米復合材料制備技術領域，具體涉及一種乳液原位聚合制備EVA/石墨烯復合材料的方法。

背景技術

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA），是一種由乙烯和醋酸乙烯酯（VAc）兩種單體共聚而成的高支化度的無規共聚物。EVA是最主要的乙烯衍生共聚物之一，根據共聚物中VAc的含量不同可分為EVA樹脂、EVA彈性體及EVA乳液三大類。EVA具有優良的彈性、柔韌性、耐沖擊性、填料相容性和熱密封性，且具有良好的耐應力開裂性、耐低溫性、化學穩定性及無毒等特點，使其廣泛地應用于薄膜制品、發泡材料、電線電纜、制鞋、光伏電池封裝膠膜以及熱熔膠等領域。

隨著納米科學技術的飛速發展，許多無機納米材料被賦予了獨特的性能，利用其對聚合物進行改性，可顯著改善材料強度、韌性、熱穩定性等性能，拓寬材料在各領域的應用。

石墨烯是一種力學、電學性能都很優異的無機納米材料，它在常溫下的楊氏模量高達1.0TPa，斷裂強度高達130GPa，導熱系數高達5300W/m·K，電子遷移率超過1500cm²/V·s，電阻率約為10^-8Ω·m，這些特殊的性能使其成為聚合物改性的理想納米級填充料。研究證明，當石墨烯在聚合物基材中均勻分散后，將可以大幅度提高聚合物基材的力學、電學和熱學性能。

目前，有關EVA/石墨烯復合材料的制備方法多數采用共混的方法。溫鵬等將乙烯-醋酸乙烯共聚物、石墨烯粉、白油、抗氧化劑、硬脂酸鋅通過混合，塑化，造粒，脫水，干燥，制備了一種電纜用含石墨烯的聚烯烴高半導電屏蔽料（見公開號CN103739929A的中國發明專利申請）。邢研等將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的四氫呋喃溶液滴加到氧化石墨烯的四氫呋喃分散液中，混合得到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物與氧化石墨烯的復合材料，除去溶劑，加入硫化劑，在雙輥上進一步混合均勻，在170℃下模壓硫化成型，得到一種乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/氧化石墨烯復合材料（見公開號CN102532673B的中國發明專利申請）。許達將預先分散在氯仿溶液中的石墨烯懸浮液加入到EVA的氯仿溶液中，在機械攪拌和超聲的共同作用下，制備得到EVA/石墨烯復合材料（許達.石墨烯及其聚烯烴復合材料的制備與性能研究[D].哈爾濱理工大學碩士學位論文.2012.）。鄭玉嬰采用縱向氧化切割多壁碳納米管法制得氧化石墨烯納米帶，利用硅烷偶聯劑KH-570對其進行改性得到功能化氧化石墨烯納米帶，以EVA樹脂為基體，通過溶液涂覆成膜工藝獲得功能化氧化石墨烯納米帶/EVA復合材料薄膜（鄭玉嬰.功能化氧化石墨烯納米帶/EVA復合材料薄膜的制備及表征[J].材料工程,2015,(43)2,96-102.）。鄭玉嬰等還將該功能化氧化石墨烯納米帶/EVA復合材料薄膜申請了發明專利（見公開號CN104212053A的中國發明專利申請）。肖淑娟等將石墨烯的二甲苯溶液加入到EVA的二甲苯溶液中，機械攪拌及超聲震蕩，得到EVA/石墨烯復合材料（肖淑娟,于守武,譚小耀.EVA/石墨烯復合材料的制備及性能研究[J].化學世界,2015,8,501-505.）。一般而言，采用溶液共混法，在制備工藝過程中需要用到大量的溶劑，環境污染較嚴重，且工藝能耗高，反應過程長，收率較低，幾乎無法實現工業化；采用熔融共混法，石墨烯難以達到納米尺度的分散。而胡圣飛將EVA、石墨以及其他助劑經雙螺桿擠出切粒，得到EVA/石墨小粒子，然后利用爆破剝離法制備樹脂/石墨烯導電塑料發泡母料，再經雙螺桿擠出脫泡得到樹脂/石墨烯導電塑料母料（見公開號為CN104592620A的中國發明專利申請），但目前爆破理論還未成熟，在制備過程中可能會因爆破技術控制不合理而造成一些危害。

迄今為止，未見采用乳液原位聚合法制備EVA/石墨烯復合材料的報道，綜上可見，利用石墨烯原位改性EVA材料可為EVA/石墨烯復合材料開辟了一條新的路徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足與缺陷，提供一種乳液原位聚合制備EVA/石墨烯復合材料的方法。該方法能顯著提高石墨烯粉體與聚合物基體的相容性，使石墨烯均勻地分散在EVA基體中，從而獲得性能優異的復合材料。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種乳液原位聚合制備EVA/石墨烯復合材料的方法，包括以下步驟：