[發(fā)明專利]一種石墨烯-聚丙烯復(fù)合發(fā)泡材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711489139.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN108192211A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高超;韓燚;孫海燕;江騰騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08K3/04;C08J9/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種石墨烯?聚丙烯復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法，通過將發(fā)泡劑、抗氧化劑和氧化石墨烯加入聚丙烯中混合均勻，經(jīng)過發(fā)泡劑發(fā)泡后，聚丙烯內(nèi)部形成孔洞，氧化石墨烯分布于孔洞內(nèi)部，孔洞內(nèi)的氧化石墨烯發(fā)生膨脹并還原，逐漸充滿孔洞，最終得到多孔石墨烯填充的聚丙烯發(fā)泡材料。石墨烯填充于聚丙烯孔洞中，起到支撐和能量吸收的作用，可有效提升發(fā)泡材料的強(qiáng)度和彈性，并且可提升發(fā)泡材料的吸波、導(dǎo)波性能。本方法簡(jiǎn)單易行，氧化石墨烯的加入對(duì)原有制備工藝無影響，還為解決傳統(tǒng)發(fā)泡材料絕緣不導(dǎo)電、導(dǎo)電不導(dǎo)波、導(dǎo)波不吸波的技術(shù)難題提供新思路，在提升材料基礎(chǔ)性能之余可賦予材料新的功能，具有廣闊應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯-聚丙烯復(fù)合發(fā)泡材料的制備方法。

背景技術(shù)

聚丙烯樹脂具有原料來源豐富、質(zhì)量輕、性能/價(jià)格比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、易于回收等特點(diǎn)，是世界上應(yīng)用最廣、產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的樹脂之一。聚丙烯發(fā)泡材料更是以其獨(dú)特而優(yōu)越的性能成為泡沫塑料行業(yè)中的熱點(diǎn)。聚苯乙烯泡沫的最高使用溫度約80℃，聚乙烯泡沫使用溫度也很少超過100℃。而發(fā)泡聚丙烯材料最高使用溫度可達(dá)130℃，高溫下制品尺寸熱穩(wěn)定性高，微波適應(yīng)性優(yōu)異，可降解性好。聚丙烯材料成型性好，但因收縮率大(為1％～2.5％)，厚壁制品易凹陷，對(duì)一些尺寸精度較高零件，很難于達(dá)到要求；在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，其抗沖擊強(qiáng)度、韌性都比較差。

石墨烯作為一種二維材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，根據(jù)理論推導(dǎo)，石墨烯會(huì)吸收πα≈2.3％的白光。另外，石墨烯是目前已知強(qiáng)度最高的材料之一，理論楊氏模量達(dá)1.0TPa，固有拉伸強(qiáng)度為130GPa，平均模量可達(dá)0.25TPa，具有低密度、極高的力學(xué)強(qiáng)度和優(yōu)良的耐腐蝕性等特性，并且與高分子材料的親和性好，可作為高分子材料的增強(qiáng)體使用。在極低的添加量下(低于1％)就能顯著提升材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

本發(fā)明利用氧化石墨烯的熱不穩(wěn)定性，將氧化石墨烯和發(fā)泡劑、抗氧化劑預(yù)先共混，再與聚丙烯密煉，最后進(jìn)行發(fā)泡。在發(fā)泡過程中，發(fā)泡劑先分解出氣體在聚丙烯中形成孔洞，氧化石墨烯則隨著留在這些孔洞中，表面含氧基團(tuán)隨著溫度的升高而分解，形成支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于石墨烯多孔結(jié)構(gòu)的存在，使得復(fù)合泡沫的吸波、導(dǎo)波性能以及抗沖擊強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能得到提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種石墨烯-聚丙烯復(fù)合發(fā)泡材料的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種石墨烯-聚丙烯復(fù)合發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將5～30質(zhì)量份尺寸為10～50微米、碳氧比為2～6的單層氧化石墨烯分散液與1～10質(zhì)量份發(fā)泡劑、1～10質(zhì)量份抗氧化劑進(jìn)行攪拌，混合均勻。

(2)將200質(zhì)量份聚丙烯和步驟(1)的產(chǎn)物加入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，溫度為90～110℃。

(3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物置于模具中，在150～200℃下發(fā)泡2～15分鐘。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)的發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)的杭氧化劑為季戊四醇酯。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)的攪拌速率為1000～1500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為5-30分鐘。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)石墨烯作為一種二維材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，石墨烯會(huì)吸收πα≈2.3％的白光，石墨烯在發(fā)泡材料中形成網(wǎng)絡(luò)之后，可以提升聚丙烯發(fā)泡材料的吸波、導(dǎo)波性能。

(2)石墨烯片在發(fā)泡材料中互相搭接形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在面內(nèi)方向具有高強(qiáng)高模性能，在法向具有優(yōu)異柔性，材料成型后，可以提升聚丙烯發(fā)泡材料的抗沖擊性能及韌性。