一種新型石墨烯增強無鹵阻燃pp及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP及其制備方法，原料為石墨烯、PP、聚己二酸乙二醇酯、PER、多納米蒙脫土、尼龍、氧化鋅、納米蒙脫土、玻璃纖維和膨脹石墨；阻燃性能良好，彎曲強度33?37MPa，維卡軟化點130?140℃，離火自熄；原料價格低廉，操作簡單易行，燃燒無煙，彎曲強度35?45MPa；斷裂伸長率40?80％，拉伸強度40?50MPa，缺口沖擊強度8?12kJ/m2；氧指數40?50％，無滴落，力學性能好，可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
【專利說明】
一種新型石墨烯増強無鹵阻燃PP及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于石墨烯材料的制備領域，尤其涉及一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP及其制備方法。
【背景技術】
[0002]石墨稀(Graphene)是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈.蓋姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，成功從納米蒙脫土中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。
[0003]中國在石墨烯研究上也具有獨特的優勢，從生產角度看，作為石墨烯生產原料的納米蒙脫土，在我國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生產和大尺寸生產是阻礙石墨烯大規模商用的最主要因素。而我國最新的研究成果已成功突破這兩大難題，制造成本已從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產難題。利用化學氣相沉積法成功制造出了國內首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應用于電阻觸摸屏上，制備出了 7英寸石墨稀觸摸屏。
[0004]石墨烯在實驗室中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈.杰姆和克斯特亞.諾沃消洛夫發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的納米蒙脫土薄片。他們從高定向熱解納米蒙脫土中剝離出納米蒙脫土片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把納米蒙脫土片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發展，人們發現，將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。因此，在隨后三年內，安德烈.蓋姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。
[0005]石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至還要超過鉆石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的P電子，這些P電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯是新一代的透明導電材料，在可見光區，四層石墨烯的透過率與傳統的ITO薄膜相當，在其它波段，四層石墨烯的透過率遠遠高于ITO薄膜。
[0006]石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾。人們發現，石墨烯具有非同尋常的導電性能，超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地迀移，而傳統的半導體和導體，例如硅和銅遠沒有石墨烯表現得好。由于電子和原子的碰撞，傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量，2013年一般的電腦芯片以這種方式浪費了72%_81%的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優良特性。
[0007]中國在石墨烯研究上也具有獨特的優勢，從生產角度看，作為石墨烯生產原料的納米蒙脫土，在我國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生產和大尺寸生產是阻礙石墨烯大規模商用的最主要因素。而我國最新的研究成果已成功突破這兩大難題，制造成本已從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產難題。利用化學氣相沉積法成功制造出了國內首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應用于電阻觸摸屏上，制備出了 7英寸石墨稀觸摸屏。
[0008]2015年9月2日，據日本的科學技術振興機構(JST)與日本東北大學的原子分子材料科學高等研究機構(MMR)發表，在作為下一代蓄電池而被熱切期待的鋰空氣電池中，通過使用具備三維構造的多孔材質石墨烯作為陽極材料，獲得了較高的能量利用效率和100次以上的充放電性能。如果電動車使用這種新型電池，則巡航里程將從目前的200公里左右增加到500-600公里左右。
[0009]由于高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的應用優勢也是極為突出的。前不久美國NASA開發出應用于航天領域的石墨烯傳感器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結構性缺陷等進行檢測。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應用上也將發揮更重要的作用，隨著社會城市化、科技化、人性化的發展，設計一種阻燃效果好、伸長率高、氧指數高且強度高的石墨烯增強無鹵阻燃PP及其制備方法，以滿足市場需求，是非常必要的。
【發明內容】
[0010]解決的技術問題:
[0011]本發明針對現有石墨烯增強無鹵阻燃PP強度低、伸長率低和阻燃效果差等技術問題，提供一種石墨烯增強無鹵阻燃PP及其制備方法。
[0012]技術方案:
[0013]一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP，所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP80-100份，聚己二酸乙二醇酯10-30份，PER10-30份，多納米蒙脫土 20-30份，尼龍6-10份，氧化鋅1-5份，納米蒙脫土 4-8份，玻璃纖維25-35份，膨脹石墨15-25份。
[0014]作為本發明的一種優選技術方案:所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP80份，聚己二酸乙二醇酯10份，PERlO份，多納米蒙脫土 20份，尼龍6份，氧化鋅I份，納米蒙脫土 4份，玻璃纖維25份，膨脹石墨15份。
[0015]作為本發明的一種優選技術方案:所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP100份，聚己二酸乙二醇酯30份，PER30份，多納米蒙脫土 30份，尼龍10份，氧化鋅5份，納米蒙脫土 8份，玻璃纖維35份，膨脹石墨25份。
[0016]作為本發明的一種優選技術方案:所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP90份，聚己二酸乙二醇酯20份，PER20份，多納米蒙脫土 25份，尼龍8份，氧化鋅3份，納米蒙脫土 6份，玻璃纖維30份，膨脹石墨20份。
[0017]一種所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的制備方法，包括如下步驟:
[0018]第一步:按重量份數配比稱取石墨烯、PP、聚己二酸乙二醇酯、PER、多納米蒙脫土、尼龍、氧化鋅、納米蒙脫土、玻璃纖維和膨脹石墨；
[0019]第二步:將原料在900C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻；
[0020]第三步:在雙螺桿擠出機中熔融塑化造粒，擠出溫度195 °C、200 °C、205 °C、210 °C、210°C、205°C下，螺桿轉速50r/min，制得石墨烯增強無鹵阻燃PP。
[0021]有益效果:
[0022]本發明所述一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP及其制備方法采用以上技術方案和現有技術相比，具有以下技術效果:1、阻燃性能良好，維卡軟化點130-140°c，離火自熄;2、原料價格低廉，操作簡單易行，燃燒無煙，彎曲強度35-45MPa; 3、斷裂伸長率40-80%，拉伸強度40-50MPa，缺口沖擊強度8_12kJ/m2;4、氧指數40-50%，無滴落，力學性能好，可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024]按重量份數配比稱取石墨烯100份，PP80份，聚己二酸乙二醇酯10份，PERlO份，多納米蒙脫土 20份，尼龍6份，氧化鋅I份，納米蒙脫土 4份，玻璃纖維25份，膨脹石墨15份。
[0025]將原料在90 0C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻。
[0026]在雙螺桿擠出機中熔融塑化造粒，擠出溫度195 °C、200 °C、205 °C、210 °C、210 °C、205 °C下，螺桿轉速50r/min，制得石墨烯增強無鹵阻燃PP。
[0027]實施例2:
[0028]按重量份數配比稱取石墨烯100份，PPlOO份，聚己二酸乙二醇酯30份，PER30份，多納米蒙脫土 30份，尼龍10份，氧化鋅5份，納米蒙脫土 8份，玻璃纖維35份，膨脹石墨25份。
[0029]將原料在90°C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻。
[0030]在雙螺桿擠出機中熔融塑化造粒，擠出溫度195 °C、200 °C、205 °C、210 °C、210 °C、205 °C下，螺桿轉速50r/min，制得石墨烯增強無鹵阻燃PP。
[0031]實施例3:
[0032]按重量份數配比稱取石墨烯100份，PP90份，聚己二酸乙二醇酯20份，PER20份，多納米蒙脫土 25份，尼龍8份，氧化鋅3份，納米蒙脫土 6份，玻璃纖維30份，膨脹石墨20份。
[0033]將原料在90°C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻。
[0034]在雙螺桿擠出機中熔融塑化造粒，擠出溫度195 °C、200 °C、205 °C、210 °C、210 °C、205 °C下，螺桿轉速50r/min，制得石墨烯增強無鹵阻燃PP。
[0035]阻燃性能良好，維卡軟化點140°C，離火自熄；原料價格低廉，操作簡單易行，燃燒無煙，彎曲強度45MPa;斷裂伸長率80 %，拉伸強度50MPa，缺口沖擊強度12kJ/m2;氧指數50%，無滴落，力學性能好，可以廣泛生產并不斷代替現有材料。
[0036]以上實施例中的所有組分均可以商業購買。
[0037]上述實施例只是用于對本發明的內容進行闡述，而不是限制，因此在和本發明的權利要求書相當的含義和范圍內的任何改變，都應該認為是包括在權利要求書的范圍內。
【主權項】
1.一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP，其特征在于，所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP80-100份，聚己二酸乙二醇酯10-30份，PER10-30份，多納米蒙脫土20-30份，尼龍6-10份，氧化鋅1-5份，納米蒙脫土 4-8份，玻璃纖維25-35份，膨脹石墨15-25份。2.根據權利要求1所述的一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP，其特征在于:所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP80份，聚己二酸乙二醇酯10份，PERlO份，多納米蒙脫土 20份，尼龍6份，氧化鋅I份，納米蒙脫土 4份，玻璃纖維25份，膨脹石墨15份。3.根據權利要求1所述的一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP，其特征在于:所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP100份，聚己二酸乙二醇酯30份，PER30份，多納米蒙脫土 30份，尼龍10份，氧化鋅5份，納米蒙脫土 8份，玻璃纖維35份，膨脹石墨25份。4.根據權利要求1所述的一種新型石墨烯增強無鹵阻燃PP，其特征在于:所述石墨烯增強無鹵阻燃PP的原料按重量份數配比如下:石墨烯100份，PP90份，聚己二酸乙二醇酯20份，PER20份，多納米蒙脫土25份，尼龍8份，氧化鋅3份，納米蒙脫土 6份，玻璃纖維30份，膨脹石墨20份。5.—種權利要求1所述新型石墨烯增強無鹵阻燃PP的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步:按重量份數配比稱取石墨烯、PP、聚己二酸乙二醇酯、PER、多納米蒙脫土、尼龍、氧化鋅、納米蒙脫土、玻璃纖維和膨脹石墨； 第二步:將原料在90 0C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻； 第三步:在雙螺桿擠出機中熔融塑化造粒，擠出溫度195 °C、200 °C、205 °C、210 °C、210°C、205°C下，螺桿轉速50r/min，制得石墨烯增強無鹵阻燃PP。
【文檔編號】C08K13/04GK106046558SQ201610649898
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610649898.4, CN 106046558 A, CN 106046558A, CN 201610649898, CN-A-106046558, CN106046558 A, CN106046558A, CN201610649898, CN201610649898.4
【發明人】葉偉然
【申請人】葉偉然