[發明專利]石墨烯/碳納米管協同改性PVC復合材料、其制法與應用

在審

• 申請號: 201710292192.1
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107129643A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 付世創;張凌;孫淑華
• 申請（專利權）人: 上海烯古能源科技有限公司
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08L23/28;C08L91/06;C08K13/04;C08K3/04;C08K7/24;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/26;C08K5/57;C08J3/215
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王茹,王鋒

技術領域

本發明涉及一種應用于給水管道的復合材料，尤其涉及一種石墨烯/碳納米管協同改性PVC復合材料、其制法與應用，屬于石墨烯納米復合材料技術領域。

背景技術

石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，單層石墨烯厚度僅有0.34nm，它既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。另外它還非常的致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為防腐涂料、復合增強材料以及透明電子產品等的填料。

碳納米管自上世界初被日本科學家發明以來，以其在電學，力學，生物學等方面獨特的性能備受大家的矚目，但是在長達近一個世紀的時間里碳納米管技術發展非常緩慢，這主要是碳納米管上基團較少，化學活性較低，很難與其它材料進行復合，這嚴重阻礙了碳納米管的發展。自從上世紀末期開始，碳納米管技術發展非常迅速，在其功能化方面很多科學家做了大量的工作，取得了不錯進展，目前碳納米管在纖維制品、人工肌肉、醫藥載體、傳感器、電學材料等方面已經取得了非常不錯的成績。

石墨烯和碳納米管做為碳家族成員中的明星材料，由于其獨特的性能，備受各國研究人員的重視，但是它們都面臨一個同樣的發展難題，那就是難于分散，化學活性低，界面結合力差，這嚴重阻礙了它們的發展。目前不管是石墨烯材料還是碳納米管材料，它們在聚合物中的復合技術主要以化學共價改性聚合為主，該復合技術是通過對石墨烯或者碳納米管進行功能化處理，形成功能化石墨烯或者碳納米管，功能化石墨烯或者碳納米管表面所擁有的官能團與聚合物鏈段上的活性基團發生的酯化反應，并與聚合物鏈端的相應基團進行共價結合，從而形成改性的復合材料，這種方法由于涉及的化學過程繁瑣，技術相對復雜，復合材料的性能穩定性較差，目前基本處于實驗室的研究階段，規模化生產成品的條件還不太成熟。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種石墨烯/碳納米管協同改性PVC復合材料、其制法與應用，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種石墨烯/碳納米管協同改性PVC復合材料的制備方法，其包括：

提供石墨烯/碳納米管復合材料；

將所述石墨烯/碳納米管復合材料、PVC樹脂、有機錫、氯化聚乙烯、硬脂酸、白油、鈦白粉以及鈣粉加入第一溶劑中混合均勻，形成石墨烯/碳納米管/PVC混合材料，之后干燥，獲得無任何溶劑的石墨烯/碳納米管協同改性PVC復合材料。

作為優選方案之一，所述制備方法包括：將按照重量份計算的PVC樹脂100份、石墨烯/碳納米管復合材料15～35份、有機錫3～5份、氯化聚乙烯5～8份、硬脂酸0～2份、白油0～2份、鈦白粉0～1份以及鈣粉0～20份加入到第一溶劑300～350份中，并在常溫常壓攪拌分散，形成石墨烯/碳納米管/PVC混合材料。

進一步的，所述攪拌的速度為1500～2000r/min，時間為3～4小時。

作為優選方案之一，所述制備方法包括：將石墨烯粉體、碳納米管、分散劑以及消泡劑加入第二溶劑中混合均勻，形成石墨烯/碳納米管復合材料。

更優選的，所述制備方法包括：將按照重量份計算的石墨烯粉體1.5～2.5份、碳納米管1.5～2.5份、分散劑1.0～1.5份以及消泡劑1.0～2.0份加入到第二溶劑100份中，并進行球磨，形成石墨烯/碳納米管復合材料。

進一步的，所述球磨的溫度在50℃以下，速度為1200～1500r/min，時間為3～4小時。

作為優選方案之一，所述石墨烯/碳納米管復合材料的濃度為1.5～2％。

作為優選方案之一，所述干燥的溫度為75～80℃，時間為10～12小時。

優選的，所述PVC樹脂的分子量為5～10萬。

優選的，所述碳納米管包括多壁碳納米管。

優選的，所述第一溶劑包括乙醇。

優選的，所述第二溶劑包括水，尤其優選為去離子水。

優選的，所述分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、改性聚氨酯和超支化丙烯酸聚合物中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

優選的，所述消泡劑包括溶劑型改性有機硅、聚醚改性碳材料和水性改性有機硅中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。