一種石墨烯微片抗靜電聚丙烯的制備方法與流程

本發明屬于石墨烯復合材料的制備領域，具體涉及一種石墨烯微片抗靜電聚丙烯的制備方法。技術背景石墨烯微片是由碳元素組成的六碳環的單分子層碳納米材料，由于石墨烯微片具有優異的電學性能，熱性能以及機械性能，所以其被廣泛的應用于補強復合材料的領域。聚丙烯具有良好的耐水性，力學性能以及耐腐蝕性，是使用最為廣泛的熱塑性塑料的一種，廣泛的應用于生活中的各個領域，尤其涉及汽車內飾件領域。由于塑料的高絕緣性，在使用和生產過程中，電荷容易積累，當積累到一定程度的時候便會產生放電的現象，輕則會妨礙日常使用，使灰塵累積于材料表面，重則會導致設備的損毀。為解決這一問題，向聚丙烯中添加導電填料以達到抗靜電性能的研究方向逐漸興起，并且隨著石墨烯及其衍生物的發現，混有石墨烯微片的抗靜電復合材料成為了近年來的熱門研究方向。由于石墨烯微片的部分碳原子會連有一些羥基和羧基，所以其易于分散在極性溶劑中；相反，石墨烯微片與聚丙烯的相容性很差，非常容易發團聚，所以將少量的石墨烯微片與聚丙烯通過簡單的熔融共混所制備的石墨烯微片抗靜電聚丙烯復合材料的抗靜電性能不夠理想，只有通過加大石墨烯微片的使用量來達到抗靜電性能的要求。因此，如何更節約成本有效的制備石墨烯微片抗靜電聚烯烴復合材料也成為了一個熱門的研究方向。目前制備石墨烯微片復合材料的主要方法是將石墨烯微片與聚烯烴通過簡單的熔融共混來制備，但是大部分情況是石墨烯微片的分散不均勻，導致石墨烯微片的用量過大，使得制造成本升高，并且使復合材料的綜合性能降低。因此，研究在保證石墨烯微片抗靜電聚丙烯復合材料達到抗靜電性能標準的同時，如何減少石墨烯微片的添加量從而降低成本，使得石墨烯微片可以更廣泛的應用于汽車內飾件領域等是當今研究的一大熱點。技術實現要素：針對現有技術的缺陷，本發明提供一種石墨烯微片抗靜電聚丙烯復合材料的制備方法。本發明通過如下技術方案實現：一種石墨烯微片抗靜電聚丙烯的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：1)按如下重量份數比配置原料：其中，所述聚丙烯的MI指數為2-20g/min，所述的聚丙烯接枝馬來酸酐的接枝率為0.6％～0.8％；2)、將石墨烯微片與聚丙烯和聚丙烯接枝馬來酸酐的總量的1/2～2/3在二甲苯溶液(分析純)中混合，加熱到100-150℃，并持續進行攪拌，待已加入組分完全溶解后，將預混物中的溶液除去，于80-100℃干燥；3)、將步驟2)所得的產物和剩余的聚丙烯和剩余的聚丙烯接枝馬來酸酐，及1～3份加工助劑，在高混機充分混合5～10分鐘，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10-30分鐘，Haake轉矩流變儀轉速40-120轉/分鐘，混煉溫度120～200℃；出料，得到所述的石墨烯微片抗靜電聚丙烯。所述的加工助劑為聚乙烯蠟，硬脂酸，液體石蠟，抗老化劑，抗氧劑1010，抗氧劑1076中的一種或多種。所述原料的重量份數比優選為：其中，所述加工助劑為：硬脂酸0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑1份。所述步驟2)中加熱溫度優選為125℃。與現有技術相比，本發明的優點是：1、采用石墨烯微片而不是石墨烯，使得本發明的聚丙烯基抗靜電復合材料的性能穩定，易形成導電通路。2、通過制備預混物有效地減少石墨烯微片的添加量，降低復合材料的電阻率，同時降低抗靜電聚丙烯復合材料的成本。3、本發明的聚丙烯基抗靜電復合材料的剛性提高，并且可以在一定程度上提高復合材料的機械性能，使得本發明的石墨烯微片抗靜電聚丙烯可以在汽車內飾件應用。附圖說明圖1是對比例1的掃描電鏡圖。圖2是實施例1的石墨烯微片抗靜電聚丙烯淬斷形貌的掃描電鏡圖。圖3是實施例2的石墨烯微片抗靜電聚丙烯淬斷形貌的掃描電鏡圖。圖4是實施例3的石墨烯微片抗靜電聚丙烯淬斷形貌的掃描電鏡圖。具體實施方式本發明的特征及優點將通過實例進行詳細說明，但所述實施實力僅用于本發明而不是限制本發明。以下實施例與對比例中的石墨烯微片均由蘇州格瑞豐納米科技有限公司生產。對比例1按重量份數配比稱取石墨烯微片5份，聚丙烯75份。將石墨烯微片與聚丙烯，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10分鐘，Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度180℃，得到混合物。對比例2按重量份數配比稱取石墨烯微片15份，聚丙烯115份。將石墨烯微片與聚丙烯，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10分鐘，Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度180℃，得到混合物。對比例3按重量份數配比稱取石墨烯微片10份，聚丙烯95份。將石墨烯微片與聚丙烯，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10分鐘，Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度180℃，得到混合物。實施例1按重量份數配比稱取石墨烯微片5份，聚丙烯70份，聚丙烯接枝馬來酸酐5份，聚乙烯蠟0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑0.5份。將石墨烯微片與聚丙烯和聚丙烯接枝馬來酸酐的總量的1/2～2/3在二甲苯溶液中混合，加熱到125℃，并持續進行攪拌，待已加入組分完全溶解后，將預混物中的溶液除去，在95℃干燥；將所得的預混物，剩余的聚丙烯和剩余的聚丙烯接枝馬來酸酐，聚乙烯蠟0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑0.5份,在高混機充分混合5分鐘，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10分鐘，Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度180℃；出料，得到所述的石墨烯微片抗靜電聚丙烯。相比于圖一，圖二中可以明顯看到石墨烯微片混入聚丙烯基體中，并且分散較為良好。實施例2按重量份數配比稱取石墨烯微片15份，聚丙烯100份，聚丙烯接枝馬來酸酐15份，液體石蠟0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑2份。將石墨烯微片與聚丙烯和聚丙烯接枝馬來酸酐的總量的1/2～2/3在二甲苯溶液中混合，加熱到125℃，并持續進行攪拌，待已加入組分完全溶解后，將預混物中的溶液除去，在95℃干燥；將所得的預混物，剩余的聚丙烯和剩余的聚丙烯接枝馬來酸酐，液體石蠟0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑2份，在高混機充分混合5分鐘，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10分鐘，Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度180℃；出料，得到所述的石墨烯微片抗靜電聚丙烯。相比于圖一圖二，圖三可以明顯看出石墨烯微片的用量明顯增多，但是分散性依然良好。實施例3按重量份數配比稱取石墨烯微片10份，聚丙烯85份，聚丙烯接枝馬來酸酐10份，硬脂酸0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑1份。將石墨烯微片與聚丙烯和聚丙烯接枝馬來酸酐的總量的1/2～2/3在二甲苯溶液中混合，加熱到125℃，并持續進行攪拌，待已加入組分完全溶解后，將預混物中的溶液除去，在95℃干燥；將所得的預混物，剩余的聚丙烯和剩余的聚丙烯接枝馬來酸酐，硬脂酸0.5份，抗氧劑1010為0.5份，抗老化劑1份，在高混機充分混合5分鐘，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應10分鐘，Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度180℃；出料，得到所述的石墨烯微片抗靜電聚丙烯。相比于圖一圖二與圖三，圖四可以明顯看出分散十分均勻，與聚合物接觸的界面相容性良好。表1所制備的復合材料的電阻率對照表對比例1對比例2對比例3實施例1實施例2實施例3電阻率(Ω)1010>R>1011106>R>1071010>R>1011108>R>109103>R>104106>R>107由表1可知，當實施例1、2、3中石墨烯微片的含量分別與對比例1、2/3中石墨烯微片的含量相當，但實施例的電阻率大大低于相應對比例的電阻率，同時實施例3與對比例2的電阻率相當，但其使用的石墨微片量少于對比例2。因此用本發明的方法制備的抗靜電復合材料，不僅使其在聚合物基體中具有良好的分散性，而且在保證性能要求的同時，降低昂貴的石墨烯微片的添加量，從而降低了成本，實現了更好的經濟效益。當前第1頁1 2 3