[發明專利]一種石墨烯-發泡聚氯乙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810703436.5
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN109161119A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 高超;江騰騰;陳琛;孫海燕
• 申請（專利權）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08K13/04;C08K7/18;C08J9/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種石墨烯?發泡聚氯乙烯復合材料及其制備方法，通過將預混的發泡劑和氧化石墨烯微球加入聚氯乙烯中混合均勻，經過第一步低溫發泡后，聚氯乙烯內部形成孔洞，氧化石墨烯微球分布于孔洞內部，再經第二步發泡后，發泡劑進一步分解使得孔洞得以繼續生長，而孔洞內的氧化石墨烯微球發生膨脹并還原，逐漸充滿孔洞，最終得到多孔石墨烯填充的發泡聚氯乙烯材料。石墨烯填充于聚氯乙烯孔洞中，起到支撐和能量吸收的作用，大大增強發泡材料的強度和彈性，并且具備一定的吸聲、吸波、電磁屏蔽等性能，得到差異化發泡材料。本方法簡單易行，氧化石墨烯的加入對原有制備工藝無影響，在提升材料基礎性能之余可賦予材料新的功能，具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，尤其涉及一種石墨烯-發泡聚氯乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚氯乙烯是氯乙烯單體在過氧化物、偶氮化合物等引發劑或在光、熱作用下按自由基聚合反應機理聚合而成的聚合物。聚氯乙烯是無定型結構的白色粉末，支化度小，相對密度為1.4左右，玻璃化溫度為77-90℃，170℃左右開始分解，對光、熱的穩定性較差，在100℃以上或經長時間陽光暴曬，就會分解產生氯化氫，并進一步自動催化分解，引起變色，其物理機械性能也迅速下降，在實際應用中必須加入穩定劑提高對光、熱的穩定性。聚氯乙烯是世界上產量最大的通用塑料，廣泛應用于建筑材料、工業制品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發泡材料、密封材料、纖維等方面。

石墨烯是一種具有單原子層厚度的二維碳材料，具有低密度、極高的力學強度、熱導率和電導率和優良的耐腐蝕性，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性能指標，具有廣闊的市場前景。

本發明利用氧化石墨烯微球的熱不穩定性，將氧化石墨烯微球和發泡劑預先共混，再加入聚氯乙烯和其它助劑的混合體系中。在第一段發泡時，發泡劑先分解出氣體在聚氯乙烯中形成孔洞，而氧化石墨烯微球則留在這些孔洞中。在溫度進一步提升后，一方面發泡劑完全分解，促使孔洞生長擴大，另一方面氧化石墨烯片表面的含氧集團分解，使得氧化石墨烯微球發生體積膨脹，從而逐漸填充進聚氯乙烯的孔洞中，形成支撐網絡結構。最終使得復合材料的力學性能顯著提升，并且由于石墨烯的存在，使得復合泡沫對光、熱的穩定性得到一定程度的提升。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術不足，提供一種石墨烯-發泡聚氯乙烯復合材料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種石墨烯-發泡聚氯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）通過霧化干燥法將尺寸為1~50微米的單層氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比為3~6。

（2）將步驟（1）得到的1~10質量份氧化石墨烯微球與2~4質量份發泡劑混合均勻。

（3）將100質量份聚氯乙烯和0.2~0.6份硬脂酸，0.3~1份過氧化二異丙苯，0.6~1份氧化鋅加入密煉機中進行密煉，溫度為85~100℃。

（4）將步驟（3）的產物與步驟（2）的產物一起加入密煉機，在100~110℃密煉。

（5）將步驟（4）得到的產物加入模具，在120~135℃下發泡3~15分鐘，升溫至136~180℃發泡5~25分鐘。

進一步地，所述步驟（1）的霧化干燥溫度為130~200^oC。

進一步地，所述步驟（2）的發泡劑為AC發泡劑，分解溫度為130~140℃。

本發明的有益效果在于：