[發明專利]一種碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體及其制備方法

在審

• 申請號: 201910380629.6
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN111909446A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 王博;孫志鵬;秦杰;屈建;李艷穩
• 申請（專利權）人: 中國建筑股份有限公司;中建工程研究院有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/06;C08L23/08;C08K9/10;C08K9/06;C08K3/04
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 周娓娓;晁璐松

本發明公開了一種碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體及其制備方法，所述增強體包括聚烯烴粒料、碳納米管雜合體和添加劑；其中，聚烯烴粒料、碳納米管雜合體和添加劑的質量比為：1?10：100：0.5。添加劑為UV?吸收劑、抗氧化劑、有機或無機納米顆粒、穩定劑中的一種或多種。通過調整增塑劑的配方，使用二氧化硅殼包覆的碳納米管，改善了碳納米管的分散性。具有烯烴基團的硅烷偶聯劑修飾的碳納米管雜合體改善其與聚烯烴材料的相容性，從而保證碳納米管對聚烯烴材料的增強效果。羥基化降低了碳納米管的導電性，二氧化硅的殼層更是極大削弱了碳納米管的導電能力，從而保證了被增強聚烯烴材料的絕緣性。

技術領域

本發明涉及納米材料領域，特別是一種碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體及其制備方法。

背景技術

在合成樹脂材料中，像聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)為代表的聚烯烴占有合成樹脂產量的很大比重。聚烯烴材料因其具有合成工藝簡單、價格低廉、綜合性能優異、加工性好、絕緣等特點，常被用于絕緣材料。但是，聚烯烴的分子結構中不含極性基團，且具有一定的結晶性，這使它們與其他材料如極性聚合物、無機填料及金屬等的相容性差，同時它們的染色性、粘接性、抗靜電性、親水性也很差，這些缺點都制約了聚烯烴的進一步推廣應用。

碳納米管(CNTs)具有獨特的管狀結構，其優異的力學性能及導電、導熱性能，在制備新一代具有導電、導熱性能的高性能復合材料領域具有廣闊的應用前景。相對于傳統增強材料，碳納米管比表面積大幾個數量級，因此與聚合物樹脂能夠有更多的接觸面，可以在一定程度上提高應力的傳遞。其獨特的納米結構被認為是增強聚合物樹脂的理想材料。

現有技術存在的問題是：第一，過大的比表面積會使碳納米管聚集成團；第二，碳納米管之間的強吸引力，使得碳納米管在聚合物樹脂基體中分散不均勻，與聚合物樹脂之間作用力較低；第三，碳納米管的導電性，碳納米管直接增強聚烯烴，聚烯烴的絕緣性能會被破壞。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體及其制備方法，要改善碳納米管在樹脂中的分散性以及其與聚烯烴材料的相容性以及保證聚烯烴的絕緣性能。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：本發明提供一種碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體，所述增強體包括聚烯烴粒料、碳納米管雜合體和添加劑；

其中，聚烯烴粒料、碳納米管雜合體和添加劑的質量比為：1-10：100：0.5。

進一步，添加劑為UV-吸收劑、抗氧化劑、有機或無機納米顆粒、穩定劑中的一種或多種。

本發明另一方面提供上述碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將碳納米管雜合體和添加劑分散于聚烯烴粒料中；

步驟二，混合均勻后，將步驟一中的混合物料通過雙螺桿擠出機擠出，擠出機壓力為12-18Mpa，物料在擠出機中停留2-4min；得到所述碳納米管雜合體改性聚烯烴絕緣增強體。

進一步，步驟一中碳納米管雜合體包括羥基化碳納米管芯材和二氧化硅外殼層；具體的制備方法如下：

S1，將羥基化的碳納米管分散于無水乙醇、氨水、去離子水中，得到混合液；

S2，將正硅酸乙酯滴加到S1所得的混合液中；

S3，將硅烷偶聯劑滴加到S2所得的混合液中，充分反應后分離干燥，得到經二氧化硅隔離的碳納米管雜合體。

進一步，羥基化碳納米管外徑10-30nm，內徑5-10nm，羥基含量為0.1-3wt％，二氧化硅含量為60-200wt％。

進一步，碳納米管雜合體的外表面由硅烷偶聯劑修飾，硅烷偶聯劑相對于碳納米管雜合體的含量為0.05％-0.5％。