[發明專利]一種聚丙烯與石墨烯復合導電功能材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910060091.0
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111471240A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 趙勤寬;吳方鑫;吳方靜
• 申請（專利權）人: 趙勤寬
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L23/12;C08K9/08;C08K9/06;C08K3/04;C08K3/34;C08J3/22
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本發明公開了一種聚丙烯與石墨烯復合導電功能材料及其制備方法，一是對石墨烯進行表面處理，二是采用聚烯烴塑料再生劑對聚丙烯進行表面處理，它是利用化學反應和聚合原理，主要在塑料界面和本體發生協同反應，在聚丙烯分子鏈上接枝極性的功能基團同時發生擴鏈反應，在提高分子量的同時增加聚丙烯塑料的界面極性和內聚能，從而提高與石墨烯的親和性，具有同步實現增強和增韌的作用，在生產工藝方面，首先做成石墨烯母粒，這樣使用起來更方便，效果更好。本發明功能材料的表面電阻率能夠降低到十萬歐姆以下，同時保持了良好的物理機械性能，適用于汽車、新能源汽車、電子電器、家用電器、工業電器、石油化工等領域。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體為一種聚丙烯與石墨烯復合導電功能材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯是一種半結晶的熱塑性塑料，密度為0.90g/cm³，是最輕的通用塑料，具有無毒、無味、密度小、優良抗吸濕性、抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕等優點，廣泛應用于汽車工業、家用電器、管材、機械零件制作等方面。缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。但是聚丙烯材料由于絕緣好，表面電阻率大于1014Ω，容易在表面積聚電荷，形成靜電，靜電累積后易傷人或者造成其他損失。因此，通過改性降低聚丙烯表面累積靜電是擴大其應用范圍的重要途徑。

石墨烯是一種二維碳材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯的統稱，于2004年問世，其發現者是英國曼徹斯特大學安德烈-海姆教授，2010 年獲得諾貝爾物理學獎。石墨烯是新一代的透明導電材料，它幾乎是完全透明的，厚度僅一個原子層。常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而體積電阻率只約1Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。石墨烯作為一種新興的碳材料，由于具有較大的比表面積，高導電性和超高機械強度等特點，被認為是最理想的增強材料。將石墨烯與聚合物復合可以提高聚合物的力學性能、電學性能和熱穩定性等，得到密度小、強度高、導電性能良好的新型材料。

石墨烯表面能較大，層與層之間具有較強的π-π共軛作用導致相互吸附，并且不能溶于水和一般有機溶劑中，因此很難與聚合物基體形成有效的相互作用，難以分散，這些問題極大的限制了石墨烯的應用。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種聚丙烯與石墨烯復合導電功能材料及其制備方法，能夠在使用的過程中，聚丙烯分子鏈上接枝極性的功能基團同時發生擴鏈反應，在提高分子量的同時增加聚丙烯塑料的界面極性和內聚能，從而提高與納米沐和粉的親和性，具有同步實現增強和增韌的作用。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種聚丙烯與石墨烯復合導電功能材料及其制備方法，以重量份計包括：聚丙烯100份，石墨烯微片母粒0.5-5份，聚烯烴表面處理劑0.5-5份，分散劑0.5-10份，耐磨劑1-15份，增韌劑1-10份。

優選的，所述的聚丙烯為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，搭配比例1:4。

優選的，所述的石墨烯微片厚度為2-40nm。

優選的，所述聚烯烴表面處理劑為聚烯烴塑料再生劑。

優選的，所述的分散劑可以為白油、硅油、硅烷、鋁酸脂、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟等中的一種。

優選的，所述的耐磨劑為超細碳化硅，粒徑1-3μm。

優選的，所述增韌劑為聚烯烴彈性體乙烯-丙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氫化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或兩種以上的混合物。