[發明專利]一種由石墨烯、碳納米管和富勒烯共同改性的聚乙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710515921.5
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107446231A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 李修兵;莫劍臣;李韋韋
• 申請（專利權）人: 江南石墨烯研究院
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/06;C08K13/04;C08K7/00;C08K7/24;C08K3/04;C08K5/13;C08K5/12
• 代理公司: 常州市華信天成專利代理事務所(普通合伙)32294
• 代理人: 肖興江

技術領域

本發明涉及高分子材料制備領域，特別是一種由石墨烯、碳納米管和富勒烯共同改性的聚乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

1989年發現的零維富勒烯、1991年發現的一維碳納米管和2004年發現的二維石墨烯都是碳材料家族中的熱門材料，這幾種材料都是科研工作者們眼中的“寵兒”。這些材料均具有良好的導電性能。石墨烯作為21世紀新材料的代表，其優異的導電、導熱性能、機械強度也是備受關注。

工業上用途廣泛的聚乙烯是由乙烯單體聚合而成的，分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯?？捎糜谥苽浔∧?、中空制品、管材、纖維和容器、密封箱體材料等。電子元件的包裝盒也是聚乙烯的大量應用領域，由于聚乙烯材料本身的高絕緣性，將其用作電子元件的包裝領域，則存在靜電吸附于表面的情況，容易引起觸電、打火等危險。運輸行業中一些聚乙烯包裝盒由于表面的靜電也會引起火災，造成不必要的損失和危險。

發明內容

本發明為了克服上述技術問題的不足，提供了一種由石墨烯、碳納米管和富勒烯共同改性的聚乙烯復合材料及其制備方法，通過在絕緣體聚乙烯中加入導電成份碳材料來將包裝盒做成抗靜電體的復合材料。

解決上述技術問題的技術方案如下：

一種由石墨烯、碳納米管和富勒烯共同改性的聚乙烯復合材料，按重量計，包括以下組分：

進一步地，所述的石墨烯的厚度為1～5層，片徑為5～15μm，比表面積為600m²/g。

進一步地，所述的碳納米管為多壁碳納米管，直徑為6～10nm，長度為10～30μm。

進一步地，所述的富勒烯為C60結構。

進一步地，抗氧化劑為單酚、雙酚、三酚中的一種或多種。

進一步地，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸甲酯、鄰苯二甲酸丁酯、鄰苯二甲酸辛酯中的一種或多種。

進一步地，所述的偶聯劑為KH550、KH560、KH570中的一種或多種。

該復合材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將石墨烯、碳納米管、富勒烯通過高速分散攪拌得到三者混合體，接著與聚乙烯母粒攪拌均勻，最后加入各助劑得到混合物料；

(2)將上述步驟(1)得到的混合物料在120～140℃干燥5～12h；

(3)將步驟(2)經干燥后的混合物料送入雙螺桿擠出機擠出，由切粒機造粒即可；

所述的雙螺桿擠出機各區溫度均為150～170℃之間，螺桿轉速為20～45rpm，喂料轉速為8～12rpm，切粒機轉速為150～190rpm。

本發明的有益效果在于：本發明中將二維石墨烯、一維碳納米管和零維富勒烯混合來巧妙搭建三維碳材料抗靜電網絡，采用較少比例的碳材料在聚乙烯基體中構建導電網絡。通過馬來酸酐接枝的聚乙烯來作為相容劑，促進聚乙烯和碳材料之間的復合作用，使得三維結構更加穩定。這種復合材料加工工藝簡單，可批量生產，通過一次注塑成型得到的產品均可在抗靜電領域中應用。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1：

取0.1質量份的石墨烯、0.1質量份的多壁碳納米管、0.1質量份的C60結構的富勒烯，將三種碳材料通過高速分散攪拌混合均勻，加入50質量份的聚丙烯，再次混合均勻，最后加入2質量份的馬來酸酐接枝聚乙烯、1質量份的單酚抗氧化劑、1質量份的鄰苯二甲酸甲酯、1質量份的KH550偶聯劑。其中，石墨烯的厚度為1層，片徑為5μm，比表面積為600m²/g，多壁碳納米管的直徑為6nm，長度為10μm。接著將上述混合物料于120℃下干燥5個小時，送入雙螺桿擠出機中擠出，用切粒機造粒。螺桿各區溫度為：一區150℃、二區160℃、三區170℃、四區170℃、五區160℃、機頭溫度150℃，螺桿轉速為20rpm，喂料轉速為8rpm，切粒機轉速為150rpm。

實施例2