[發明專利]一種聚甲醛/石墨烯納米復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010078748.9
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111349305B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李志遠;何闖;葉林;張釗;趙曉文;張偉;張華;康亞立;肖紅玲;孫淑杰
• 申請（專利權）人: 兗礦集團有限公司;兗礦魯南化工有限公司
• 主分類號: C08L59/00
• 分類號: C08L59/00;C08K5/134;C08K9/04;C08K3/04;C08K5/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種聚甲醛/石墨烯納米復合材料及其制備方法與應用，制備方法包括以下步驟：將氧化石墨烯分散在復合溶劑中，向其中加入胺基類化合物，混合均勻后，再加入端氨基含氟聚醚或端羥基含氟聚醚，分散均勻、干燥后得偶聯處理的氧化石墨烯；將聚甲醛、抗氧劑和偶聯處理的氧化石墨烯混合均勻后、熔融混煉，即得聚甲醛/石墨烯納米復合材料。制備的聚甲醛/石墨烯納米復合材料，其于真空下于230℃受熱1小時的熱失重率相對于純聚甲醛降低60?80％，其拉伸強度可達50～60MPa，缺口沖擊強度可達7～9KJ/m²左右，斷裂伸長率可達40～50％，摩擦系數可達0.12?0.2。

技術領域

本發明屬于高分子材料加工領域，具體涉及一種聚甲醛/石墨烯納米復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

聚甲醛(POM)是以[-CH₂-O-]為主鏈、無支化、高熔點、高密度、高結晶熱塑性工程塑料，具有很高的強度和剛度、優異的耐蠕變性、耐疲勞性、固有潤滑性、耐磨損性和耐化學藥品性等，是工程塑料中最接近金屬的品種，可用以代替銅、鋁、鋅等有色金屬及合金制品，廣泛應用于電子電氣、汽車、輕工、機械、化工、建材等領域。石墨烯是sp2雜化碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的炭材料，具有優異的力學、熱學、電學性能和耐磨自潤滑性，比表面積極大，對甲醛、甲酸等降解產物具有較好的吸附作用。因此，將石墨烯與聚甲醛復合，可進一步提高聚甲醛力學性能、耐磨自潤滑性、熱穩定及耐老化性能等，以拓寬其在航空航天、汽車、電子電氣等領域的應用，滿足實際更高的應用需求。

人們已初步開展了聚甲醛/石墨烯納米復合材料相關研究工作。發明人發現，目前有關聚甲醛/石墨烯納米復合材料研究的相關報道極少，這是因為聚甲醛分子鏈規整，無極性，結晶度高，與其它樹脂或填料相容性差；而結構完整的石墨烯由苯環組成，化學穩定性高，表面呈惰性，與其它介質作用弱，且石墨烯片層間存在較強范德華力，易團聚，極大限制其研究應用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是提供一種聚甲醛/石墨烯納米復合材料及其制備方法與應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

一種聚甲醛/石墨烯納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將氧化石墨烯分散在復合溶劑中，向其中加入胺基類化合物，混合均勻后，再加入端氨基含氟聚醚或端羥基含氟聚醚，分散均勻、干燥后得偶聯處理的氧化石墨烯；

將聚甲醛、抗氧劑和偶聯處理的氧化石墨烯混合均勻后、熔融混煉，即得聚甲醛/石墨烯納米復合材料。

將聚甲醛的甲醛吸收劑-胺基類化合物接枝于氧化石墨烯分子上，并進一步將端氨基或端羥基含氟聚醚插層于石墨烯層間，由于含氟聚醚化合物不僅是一種高效潤滑劑，且與聚甲醛具有相似的分子結構；同時甲醛吸收劑-胺基類化合物可通過鉚接于石墨烯表面而穩定、提高耐遷移性，還與聚甲醛分子具有較強分子間作用，從而可提高石墨烯在聚甲醛基體中的分散性，通過常規的擠出、注塑、熱壓等加工方法即可制備聚甲醛/石墨烯納米復合材料，有效提升聚甲醛熱穩定、耐磨自潤滑性等。

在一些實施例中，所述胺基類化合物為三聚氰胺、雙氰胺或尿素。

在一些實施例中，所述復合溶劑為去離子水-甲醇復合溶劑，去離子水與甲醇的體積比為1:1。甲醛吸收劑只能溶解于該比例的復合溶劑。

在一些實施例中，所述端氨基含氟聚醚的粘度指數為30-200，端氨基含氟聚醚的粘度指數為30-200。