[發(fā)明專利]采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810142609.0
• 申請(qǐng)日: 2018-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN108407135B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃漢雄;柯棟盈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29B7/94
• 分類號(hào): B29B7/94;B29B7/42;C08L23/12;C08L51/06;C08K7/24
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

1.采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)把聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯粒料以及膨脹石墨粉末預(yù)混后加入水輔助熔融混煉擠出設(shè)備的擠出機(jī)中，進(jìn)行混煉擠出；

(2)調(diào)整擠出加工參數(shù)，包括喂料量、螺桿轉(zhuǎn)速和擠出機(jī)機(jī)筒各段溫度，使擠出機(jī)注水段內(nèi)的熔體壓力提高到可以保持注入的水在高溫下為液態(tài)時(shí)，借助計(jì)量泵以一定流量把去離子水從注水口注入擠出機(jī)內(nèi)的熔體中；

(3)注入的水增強(qiáng)了聚丙烯分子鏈與膨脹石墨片層之間的相互作用，在擠出機(jī)螺桿的混煉以及水的溶脹、塑化和汽化效應(yīng)的共同作用下，膨脹石墨被膨脹、剝離后良好地分散在聚丙烯熔體中；

(4)水在擠出機(jī)排氣段汽化形成水蒸氣，由真空泵從排氣口抽走，在機(jī)頭出口處擠出制得膨脹石墨被較好剝離和分散的聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料。

2.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：水輔助熔融混煉擠出設(shè)備包含一臺(tái)單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)、一套注水裝置和一臺(tái)真空泵。

3.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：去離子水注入量與聚丙烯材料加入量的質(zhì)量比為1:20～1:1；聚丙烯材料與膨脹石墨粉末的質(zhì)量比為100:1～100:30。

4.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為20～500r/min，機(jī)筒溫度為100～300℃。

5.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：注入去離子水時(shí)擠出機(jī)注水段內(nèi)熔體壓力穩(wěn)定后不低于2MPa。

6.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：機(jī)筒加熱和螺桿混煉產(chǎn)生的熱量使聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯發(fā)生熔融，并使膨脹石墨發(fā)生膨脹，螺桿混煉作用使膨脹石墨在熔體中不斷被剝離。

7.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：把去離子水注入擠出機(jī)內(nèi)的熔體中后，膨脹石墨片層表面含氧基團(tuán)、水分子和馬來酸酐接枝聚丙烯基團(tuán)之間可形成氫鍵，去離子水使馬來酸酐接枝聚丙烯上的酸酐基團(tuán)水解形成的羧基能夠與膨脹石墨片層表面的羥基反應(yīng)形成酯基；氫鍵和酯基增強(qiáng)了聚丙烯分子鏈與膨脹石墨片層之間的相互作用。

8.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：水的溶脹效應(yīng)增大了膨脹石墨片層之間的層間距，水的塑化效應(yīng)增強(qiáng)了聚丙烯分子鏈的活動(dòng)性，從而促進(jìn)聚丙烯分子鏈插層到膨脹石墨片層之間，使膨脹石墨被良好地剝離和分散在聚丙烯基體中。

9.按照權(quán)利要求1所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法，其特征在于：剝離和分散良好的膨脹石墨片層增加了聚丙烯材料中的熱傳導(dǎo)通道，聚丙烯分子鏈與膨脹石墨片層之間較強(qiáng)的相互作用降低了聚丙烯與膨脹石墨片層之間的界面熱阻，這兩方面共同提高了聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的采用水輔助熔融混煉擠出制備聚丙烯/膨脹石墨復(fù)合材料的方法的應(yīng)用，其特征在于：用于制備導(dǎo)熱材料、介電材料和電磁屏蔽材料。