[發明專利]一種汽車工程塑料專用石墨烯母料的制備方法

有效

• 申請號: 201710353718.2
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107022183B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 陳慶;王鐳迪;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L75/04;C08L77/00;C08L55/02;C08L91/00;C08L23/12;C08K9/12;C08K7/24;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/26
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本發明提供一種汽車工程塑料專用石墨烯母料的制備方法，將石墨烯以漿體形式預先與多孔微球復合，使多孔微球攜帶石墨烯，加入硅烷封端的聚氨酯預聚體,經高壓噴霧聚合連接，然后分散在載體樹脂中造粒得到石墨烯母料。本發明提供上述方法克服了現有技術中石墨烯在汽車工程塑料生產加工使用過程中的分散未能有效提高的技術缺陷，實現了在汽車工程塑料中分散良好的技術效果，進而在汽車工程塑料應用中具有高強度減量化的作用，是汽車輕量化的關鍵材料。特別是，該石墨烯母料因高球度微球的存在而具有高流動性，專用于汽車工程塑料，有效克服常規石墨烯母料難以流動分散的缺陷。發明公開的方案制備工藝簡單，易于實現規模化工業生產。

技術領域

本發明涉及石墨烯材料領域，具體涉及一種汽車工程塑料專用石墨烯母料的制備方法。

背景技術

隨著汽車輕量化的興起，汽車塑料零部件的使用越來越多。發達國家將汽車用塑料量作為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志，德國汽車用塑料占整體材料的15%。近年來我國汽車產業發展迅速，目前汽車年產量超過400萬輛，參照國外的趨勢，汽車行業年用改性塑料將在50萬噸以上，其中工程塑料占了很大一部分比例，應用于汽車各種零部件。然而面對著汽車性輕質化、高強化發展趨勢，現有工程塑料的改性已難以滿足汽車發展的需求。

石墨稀最早是由英國曼徹斯特大學的Andre Geim在2004年制得的。是目前已知最薄的二維材料，其厚度僅為0.335nm，它由六方的晶格組成。石墨稀被認為是富勒煤、碳納米管、石墨的基本結構單元，因其力學、量子和電學性質特殊，受到物理和材料學界高度關注。石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，石墨稀的拉伸模量和極限強度與單臂碳納來管相當，其質量輕，導熱性好且比表面積大。石墨烯作為一種高性能增強材料，成為今后汽車專用塑料的首選。

由于石墨烯相互間存在較強的范德華作用力使其不能穩定的以單層形式存在，石墨烯一旦團聚堆疊，其導熱性會出現急劇下降，且一旦發生層堆疊則石墨烯層與層之間難以打開，需要重新剝離。目前較多的研究是通過分散劑來提高石墨烯的分散性，但由于石墨烯不同于普通的無機粉體，常規的分散劑和分散手段難以達到分散效果。然而汽車工程塑料通常流動性差，石墨烯分散其中更為困難。

中國專利申請號201310629451.7公開了一種具有高分散性的石墨烯 / 炭黑熱塑性樹脂母料及其制備方法，采用表面改性劑調節石墨烯的帶電性并通過靜電自組裝技術，制備石墨烯 / 炭黑雜化材料，有效避免了后處理過程中石墨烯的團聚，獲得分散性好的石墨烯母料。但制備和存儲過程中面臨電荷的耗散的問題，對工藝連貫性要求較高。

中國專利申請號201510916570.X公開了一種提高石墨烯在聚合物基體中分散的方法，采用路易斯酸催化劑通過熔融加工過程中誘發的接枝反應，使得制備的母料體系中石墨烯表面接枝了長鏈分子，長鏈接枝的石墨烯與聚合物通過熔融加工進行稀釋復合時，其能夠顯著的改善石墨烯在基體中的分散。雖然該方法可以抑制石墨烯團聚的發生，但這需要精確地控制反應條件，并且使用特殊有機催化劑，生產條件較為苛刻，不利于大規模工業化生產。

由此可知，為提高石墨烯在生產加工使用過程中的分散性，有必要提出一種能有效解決石墨烯易團聚的問題，提高石墨烯在母料中的均勻分散性的制備方案，進一步能夠更好地發揮石墨烯高強度減量化的性能。特別的，汽車工程塑料通常流動性差，石墨烯分散其中更為困難。要實現石墨烯在汽車工程塑料中增強、輕量化的廣泛應用，首要解決石墨烯的高流動分散性。

發明內容