[發明專利]一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法

在審

• 申請號: 201710357082.9
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107151363A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 陳慶;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: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K9/12;C08K3/04;C08K3/08;C08L23/22;C08L23/12;C08L25/06;C08J3/22
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1.一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于: 將石墨烯預先與金屬粉末研磨，通過研磨將石墨烯預分散，并輔助激光處理使的石墨烯負載于金屬粉，進一步，在交變高頻脈沖電場作用下將負載有石墨烯的金屬粉與基體樹脂在螺桿機中熔融分散,獲得高分散的石墨烯增強母料；具體制備方法如下：

（1）將40-60重量份的石墨烯、10-15重量份的金屬粉在氣流磨中研磨分散，其中，氣流磨內腔研磨室為陶瓷材質，在氣流磨研磨過程中，石墨烯與金屬粉以完全懸浮態接觸，通過對懸浮的石墨烯與金屬粉激光掃描，從而使金屬粉表面微熔化并與石墨烯粘結負載；

（2）將步驟（1）負載石墨烯的金屬粉高壓噴霧冷卻，形成納米級的負載有石墨烯的微細金屬粉；

（3）將步驟(2)得到的納米級的負載有石墨烯的微細金屬粉與1-3重量份的分散劑、30-40重量份的粉末樹脂在100-120℃條件下高速分散30-45min，然后送入雙階式螺桿擠出機，其中第一階螺桿擠出機從加料口到螺筒均設置交變高頻脈沖電場，納米級的負載有石墨烯的微細金屬粉于粉末樹脂在第一階螺桿擠出機的剪切作用下形成熔體，通過輔助交變高頻脈沖電場，納米級的負載有石墨烯的微細金屬粉在交變高頻脈沖電場作用下在熔體中均勻分散；

（4）步驟(3)分散的物料連續進入第二階螺桿擠出機，經擠壓、拉條切粒，得到石墨烯增強母料。

2.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（1）所述石墨烯為層數100層以內，片徑大于100納米的石墨烯。

3.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（1）所述的金屬粉為粒徑小于500納米的錫粉、鋁粉、銅粉中的一種。

4.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（1）所述的激光波長為200-500納米，掃描周期為10^-8s-10^-9s。

5.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（2）所述的高壓噴霧冷卻采用在惰性氣體下以2-5MPa的壓力噴入液氮環境急速冷卻從而形成納米級的負載有石墨烯的微細金屬粉。

6.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（3）所述的分散劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的一種。

7.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（3）所述粉末樹脂為過100目篩網的聚乙烯粉末、聚丙烯粉末、聚苯乙烯粉末中的至少一種。

8.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（3）所述的第一階螺桿擠出機，物料在第一階螺桿擠出機中的總停留時間為大于10min。

9.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（3）所述的第一階螺桿擠出機溫度在170-200℃，轉速在150-200r/min，螺桿的長徑比大于56/1。

10.根據權利要求1所述一種利用電場分散制備石墨烯增強母料的方法，其特征在于:步驟（3）所述的交變高頻脈沖電場頻率為4-6kHz，電場強度為5KV/cm。