[發(fā)明專利]一種含石墨烯的聚丙烯色母粒及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710544618.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107163398A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城瑞澤色母粒有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L33/12;C08L67/00;C08K13/02;C08K3/26;C08K5/20;C08K5/05
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于色母粒制造領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明為一種含石墨烯的聚丙烯色母粒及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，被稱為“黑金”，是“新材料之王”，其十分良好的強(qiáng)度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，在物理學(xué)、材料學(xué)、電子信息、計(jì)算機(jī)、航空航天等領(lǐng)域都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。而對(duì)于得到廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)單一高分子材料來(lái)說(shuō)，隨著科技的快速發(fā)展和對(duì)材料性質(zhì)要求的日趨嚴(yán)格，其已無(wú)法滿足工業(yè)與科技業(yè)同時(shí)在機(jī)械性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性與導(dǎo)熱、導(dǎo)電性等方面的需求。目前，石墨烯復(fù)合材料已被證明能比未增強(qiáng)的聚合物表現(xiàn)出更優(yōu)異的機(jī)械性能，非常低負(fù)載量的石墨烯可以提高材料強(qiáng)度和剛度，同時(shí)提供熱和導(dǎo)電性。

對(duì)聚丙烯材料來(lái)說(shuō)，直接添加石墨烯粉末并不能很好的分散在樹(shù)脂中并進(jìn)行融合，因此，迫切需要找到一種方法能使石墨烯有效地均勻分散于聚丙烯材料中，并且強(qiáng)化界面結(jié)合強(qiáng)度，提升整體復(fù)合材料的機(jī)械特性、抗氧化、耐酸堿、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種含石墨烯的聚丙烯色母粒，以重量份計(jì)，其制備原料包含以下組分：

聚丙烯樹(shù)脂 40～60份

炭黑 20～35份

石墨烯粉末 2～5份

分散劑 10～25份

偶聯(lián)劑 4～10份

助劑 2～5份

高溫穩(wěn)定劑 2～5份

優(yōu)選的，所述含石墨烯的聚丙烯色母粒，以重量份計(jì)，其制備原料包含以下組分：

聚丙烯樹(shù)脂 45～55份

炭黑 24～28份

石墨烯粉末 3～5份

分散劑 15～21份

偶聯(lián)劑 6～8份

助劑 3～4份

高溫穩(wěn)定劑 3～4份

更優(yōu)選的，所述含石墨烯的聚丙烯色母粒，以重量份計(jì)，其制備原料包含以下組分：

聚丙烯樹(shù)脂 48份

炭黑 26份

石墨烯粉末 4份

分散劑 18份

偶聯(lián)劑 8份

助劑 3份

高溫穩(wěn)定劑 4份

在一種實(shí)施方式中，所述分散劑為聚丙烯蠟、重質(zhì)碳酸鈣、硬脂酸酰胺和乙醇按3：2：2：1比例混合的混合物。

在一種實(shí)施方式中，所述偶聯(lián)劑為甲基丙烯酸氯鉻。

在一種實(shí)施方式中，所述助劑為硬脂酸酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物，混合比例為1：1。

在一種實(shí)施方式中，所述高溫穩(wěn)定劑為聚酯蠟。

本發(fā)明的另一方面提供所述含石墨烯的聚丙烯色母粒的制備方法，包含如下步驟：

1、將炭黑20～35份、石墨烯粉末2～5份、分散劑10～25份加入砂磨分散機(jī)，在1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5μm。

2、將聚丙烯樹(shù)脂40～60份、步驟1的研磨物和偶聯(lián)劑4～10份依次加入低速攪拌機(jī)中，以100轉(zhuǎn)/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑2～5份、高溫穩(wěn)定劑2～5份，再用高速混合機(jī)以2000轉(zhuǎn)/分鐘高速混合8～10分鐘。

3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機(jī)，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。

4、將加壓密煉后混合物用螺桿擠出機(jī)塑化擠出，擠出機(jī)中5個(gè)溫區(qū)溫度設(shè)定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為500～800轉(zhuǎn)/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。

5、所得物硬化后使用切粒機(jī)造粒，過(guò)精細(xì)震動(dòng)篩，除去不規(guī)則產(chǎn)品，通風(fēng)，待色母粒完全冷卻并干燥后即得到成品。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、耐光性、耐氣候性、耐熱性好，使用方便衛(wèi)生，在樹(shù)脂中易于分散和添加，添加量小，不易發(fā)生分層、花紋、析出等不良現(xiàn)象，節(jié)省人力、物力成本。

2、與聚丙烯樹(shù)脂相容性高，與其他添加劑協(xié)同性好，著色的同時(shí)能提升整體復(fù)合材料的機(jī)械特性、抗氧化、耐酸堿、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等性能。提高了聚丙烯制品的產(chǎn)品附加值，降低了原材料成本。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1、將炭黑26份、石墨烯粉末4份、分散劑18份加入砂磨分散機(jī)，在1500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5μm。