[發明專利]一種石墨烯改性塑料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011422595.1
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112625342B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 梁亞濤;劉華夏;婁曉;朱紅芳;李桂林;雷偉健;陳鋼;楊正高
• 申請（專利權）人: 廣東聚石科技研究有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K3/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 慶之

本發明公開了一種石墨烯改性塑料及其制備方法和應用，所述石墨烯改性塑料的制備原料包括石墨烯包覆塑料、填料和助劑，所述石墨烯包覆塑料是由石墨烯粉包覆在塑料粉表面而成的粉末材料。本發明的石墨烯包覆在塑料表面，有效解決了石墨烯在塑料中存在的分散難的問題，賦予塑料抗靜電性能，并提高塑料的阻燃性能。而且石墨烯的引入還可以減少阻燃劑的使用量，使用更少的阻燃劑就可以達到高阻燃的要求；同時引入石墨烯還能提升改性塑料的力學性能和耐摩擦性能。同時，本發明的工藝操作簡單，制備好石墨烯包覆的聚丙烯母粒即可直接擠出造粒，解決了石墨烯分散難題，易于規模化生產。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種石墨烯改性塑料及其制備方法和應用。

背景技術

聚丙烯具有質優價廉、原料來源豐富、力學性能好、密度小、化學穩定性好等優點，在化工、建筑、汽車、紡織、醫療、家電等領域有著廣泛的應用。但聚丙烯屬于高絕緣的易燃材料，其制品在使用中易積聚大量靜電導致火花放電而引發燃爆災害事故；同時聚丙烯遇到明火時，極易被點燃，并迅速燃燒造成火災，這些問題都大大限制了聚丙烯在電子、醫療和化工等領域的應用。

隨著安全生產的需要，聚丙烯材料同時具有阻燃和抗靜電的需求越來越大。但對聚丙烯而言，阻燃和抗靜電是兩個相對獨立的過程，傳統的賦予塑料抗靜電阻燃性能的方法是通過添加導電劑和阻燃劑來實現。阻燃劑一般是絕緣的，導電劑包括金屬粉、炭黑，碳纖維等。金屬粉的導電性好，但密度大，不符合塑料制品輕量化的要求。傳統的碳系導電填料，導電性不好，往往需要較大的添加量才能使材料具有抗靜電性能，然而填料使用量過高又容易造成材料力學性能下降明顯。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，具有獨特的二維納米結構，具有電子傳輸速率高、導電性好、熱導率高等優點，是目前已知的最薄卻最堅硬、導電導熱性能最好的納米材料，在物理學、材料學、電子信息、計算機、航空航天等領域都有很好的應用前景。

將石墨烯引入到聚丙烯塑料中后，極少的添加量就可以賦予聚丙烯優異的抗靜電性能，且石墨烯本身穩定性好，不燃燒，具有一定的阻燃性能。但石墨烯比表面積大，密度小，直接使用無法良好的分散在塑料體系中，導致其性能不佳。專利CN103232637A在有機溶劑中通過馬來酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯形成均相共容體系來促進石墨烯的分散，最終制得石墨烯/聚丙烯導電納米復合材料，但反應過程耗時長，且需要大量有機溶劑，效率低，也不環保。

發明內容

本發明的目的在于解決石墨烯在塑料中分散難的問題，提供一種石墨烯改性塑料，能夠有效在塑料中分散石墨烯，提高塑料的阻燃性能和抗靜電性能。

本發明還提供一種石墨烯改性塑料的制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

本發明的第一方面是提供一種石墨烯改性塑料，所述石墨烯改性塑料的制備原料包括石墨烯包覆塑料、填料和助劑，所述石墨烯包覆塑料是由石墨烯粉包覆在塑料粉表面而成的粉末材料。

所述石墨烯粉和塑料粉的質量比為1：(5～50)，優選1：(5～25)，進一步優選1：(8～16)，最優選1：(8～10)。

所述塑料包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺中的至少一種。

所述石墨烯改性塑料包括如下質量份的制備原料：

石墨烯包覆塑料80～90份

填料10～20份

助劑1～5份。

所述填料包括鈦白粉、云母粉、高嶺土、玻璃纖維中的至少一種。

所述的助劑包括消光劑、抗氧化劑、潤濕劑、阻燃劑、增塑劑中的至少一種。