一种石墨烯改性的聚丙烯材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚丙烯材料材料领域，尤其涉及一种提高聚丙烯材料的耐磨性，拉伸 强度的石墨烯改性聚丙烯材料。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯材料是合成的高分子化合物。中国聚丙烯材料工业经过长期的奋斗和面向 全球的开放，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业，作为一种新型材料，其使用 领域已远远超越了上述三种材料。但是传统聚丙烯材料存在着一些缺陷，韧性较差，耐热性 能不好。
[0003] 2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了 独立存在的二维石墨稀（Gra-phene，GN)晶体以来，石墨稀已经成为材料科学领域极受关注 的研究热点之一。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它拥有独特的二维结构和优异的力 学、热力学、光学和电学性能。
[0004] 石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，至吸 收2. 3%的光，导热系数高达5300W/m?k，高于碳纳米管和金刚石。石墨稀是一种由碳原子 构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特 点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为了解决传统聚丙烯材料耐热性能不好的缺陷而提供一种提 高聚丙烯材料的耐磨性，拉伸强度的石墨烯改性聚丙烯材料。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种石墨烯改性的聚丙烯材料，所述聚丙烯材料合成时向原料中加入了石墨烯与改性 助剂，各组分在聚丙烯材料中的重量百分比分别为合成树脂50-68%、增塑剂15-20%、稳定 剂1-5%、润滑剂1-5%、色料5-10%、石墨烯5-12%与改性助剂1-5%。在本技术方案中，石墨 烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活 性，高填充性的特点；在聚丙烯材料中加入石墨烯提高聚丙烯材料的强度，石墨烯润滑效果 好，因此可提高聚丙烯材料的耐摩擦性。
[0007] 作为优选，所述改性助剂为聚酰亚胺纤维、石棉纤维与二甲基苄基十二烷基溴化 铵的混合物。在本技术方案中，石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得聚丙烯材料的耐 热性显者提尚；ZST母粉米用白75T母粉，提尚聚丙稀材料的初性，提尚聚丙稀材料的耐蚀性， 使得聚丙烯材料的耐摩擦性能增加，二甲基苄基十二烷基溴化铵具有杀菌消毒的作用，可 以提尚聚丙稀材料的环保性能。
[0008] 作为优选，聚酰亚胺纤维、石棉纤维与二甲基苄基十二烷基溴化铵的质量比为 1:1-3:3-5〇
[0009] 作为优选，所述石墨烯为单层片状结构，或所述石墨烯为层数在2-50层，层内为 碳原子SP2杂化轨道组成六角形蜂巢状晶格、层间为碳原子以31键结合。
[0010] 作为优选，所述石墨烯以粉末或浆料的形式添加。
[0011] 作为优选，所述石墨烯中，碳元素与非碳元素质量比大于4:1，非碳元素选自氟、 氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。
[0012] 作为优选，合成树脂为聚甲基丙烯酸酯、聚对笨二甲酸丁酯、聚甲醛树脂、聚碳酸 树脂或聚氨基甲酸乙酯中的一种。
[0013] 作为优选，所述石墨烯还包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮 基、氨基中的一种或几种。
[0014] 作为优选，石墨烯在加入前，在磁场强度5000-5250GS，同时超声波条件下超声分 散 30-45min。
[0015] 本发明的有益效果是，在聚丙烯材料中加入石墨烯提高聚丙烯材料的强度，石墨 烯润滑效果好，因此可提高聚丙烯材料的耐摩擦性；石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以 使得聚丙烯材料的耐热性显著提高；云母粉采用白云母粉，提高聚丙烯材料的韧性，提高聚 丙烯材料的耐蚀性，使得聚丙烯材料的耐摩擦性能增加。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合具体实施例，对本发明作进一步的解释： 本发明中，若非特指，所采用的原料均可从市场购得或是本领域常用的，下述实施例中 的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0017] 本发明中涉及到的聚丙烯材料所需的原料均为市售。
[0018] 聚酰亚胺纤维钩子江苏省连云港市的奥神新材料有限责任公司；石棉纤维购自涞 源磊丰保温摩擦材料有限公司。
[0019] 石墨烯原料，石墨烯粉、石墨烯浆料为市售，购自宁波墨西科技有限公司。
[0020] 石墨烯为单层片状结构，或所述石墨烯为层数在2-50层，层内为碳原子Sp2杂化 轨道组成六角形蜂巢状晶格、层间为碳原子以键结合；碳元素与非碳元素质量比大于 4:1，非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或几种。
[0021] 石墨烯也可以包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中 的一种或几种。
[0022] 实施例1 将二甲基苄基十二烷基溴化铵、聚酰亚胺纤维与石棉纤维先与丙酮混合均匀，在50°C下处理4h，然后离心分离并在120°C下烘干；然后将石墨烯粉末与助剂添加进聚丙烯材料 的原料中混合均匀后根据现有制备聚丙烯材料的工艺制备石墨烯改性的聚丙烯材料。其中 聚甲基丙烯酸酯50%、增塑剂环氧硬脂酸辛酯20%、稳定剂季戊四醇5%、润滑剂硬脂酸钙5%、 色料有机染料7%、石墨烯12%与助剂1%，聚酰亚胺纤维、石棉纤维与二甲基苄基十二烷基溴 化铵的质量比为1:1: 3。石墨烯在加入前，在磁场强度5000GS，同时超声波条件下超声分散 30min〇
[0023]实施例2 将二甲基苄基十二烷基溴化铵、聚酰亚胺纤维与石棉纤维先与丙酮混合均匀，在55°C下处理4. 5h，然后离心分离并在130°C下烘干；然后将石墨烯浆料与助剂添加进聚丙烯材 料的原料中混合均匀后根据现有制备聚丙烯材料的工艺制备石墨烯改性的聚丙烯材料。其 中聚对笨二甲酸丁酯55%、增塑剂环氧硬脂酸辛酯18%、稳定剂季戊四醇3%、润滑剂硬脂酸 钙3%、色料有机染料10%、石墨烯8%与助剂3%，聚酰亚胺纤维、石棉纤维与二甲基苄基十二 烷基溴化铵的质量比为1:2:4。石墨烯在加入前，在磁场强度5100GS，同时超声波条件下超 声分音夂35min〇
[0024] 实施例3 将二甲基苄基十二烷基溴化铵、聚酰亚胺纤维与石棉纤维先与丙酮混合均匀，在55°C下处理4. 5h，然后离心分离并在130°C下烘干；然后将石墨烯浆料与助剂添加进聚丙烯材 料的原料中混合均匀后根据现有制备聚丙烯材料的工艺制备石墨烯改性的聚丙烯材料。其 中聚氨基甲酸乙酯68%、增塑剂环氧硬脂酸辛酯15%、稳定剂季戊四醇1%、润滑剂硬脂酸钙 1%、色料有机染料5%、石墨烯5%与助剂5%，聚酰亚胺纤维、石棉纤维与云母粉的质量比为 1:3:5。石墨稀在加入前，在磁场强度5250GS，同时超声波条件下超声分散45min。
[0025] 对比例1，市售的聚丙烯材料，购自浙江汪洋高分子材料有限公司。
[0026] 对比例2,所用配方与制法与实施例1相同，唯一区别是其中未加入石墨烯。
[0027] 将实施例1-3得到的聚丙烯材料与对比例1-2的聚丙烯材料进行测试，结果如 下：
由表1可见，本发明值得的石墨烯改性聚丙烯材料的拉伸强度明显优于对比例1-2的 聚丙烯材料，在聚丙烯材料中加入石墨烯提高聚丙烯材料的强度，石墨烯润滑效果好，因此 可提高聚丙烯材料的耐摩擦性；石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得聚丙烯材料的耐 热性显著提高。
[0028] 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限 制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
【主权项】
1. 一种石墨稀改性的聚丙稀材料，其特征在于，所述聚丙稀材料合成时向原料中加入 了石墨烯与改性助剂，各组分在聚丙烯材料中的重量百分比分别为合成树脂50-68%、增塑 剂15-20%、稳定剂1-5%、润滑剂1-5%、色料5-10%、石墨烯5-12%与改性助剂1-5%。2. 根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的聚丙烯材料，其特征在于，所述改性助剂 为聚酰亚胺纤维、石棉纤维与二甲基苄基十二烷基溴化铵的混合物。3. 根据权利要求2所述的一种石墨烯改性的聚丙烯材料，其特征在于，聚酰亚胺纤维、 石棉纤维与二甲基苄基十二烷基溴化铵的质量比为1:1-3:3-5。4. 根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的聚丙烯材料，其特征在于，所述石墨烯为 单层片状结构，或所述石墨烯为层数在2-50层，层内为碳原子Sp 2杂化轨道组成六角形蜂 巢状晶格、层间为碳原子以键结合。5. 根据权利要求1或4所述的一种石墨稀改性的聚丙稀材料，其特征在于，所述石墨稀 以粉末或浆料的形式添加。6. 根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的聚丙烯材料，其特征在于，合成树脂为聚 甲基丙烯酸酯、聚对笨二甲酸丁酯、聚甲醛树脂、聚碳酸树脂或聚氨基甲酸乙酯中的一种。7. 根据权利要求1或4所述的一种石墨稀改性的聚丙稀材料，其特征在于，所述石墨稀 中，碳元素与非碳元素质量比大于4:1，非碳元素选自氟、氮、氧、硫、氢、氯、溴、碘中一种或 几种。8. 根据权利要求1或4所述的一种石墨稀改性的聚丙稀材料，其特征在于，所述石墨稀 还包含有各种官能团的改性石墨烯，如羟基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一种或几种。9. 根据权利要求1或4所述的一种石墨稀改性的聚丙稀材料，其特征在于，石墨稀在加 入前，在磁场强度5000-5250GS，同时超声波条件下超声分散30-45min。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯改性的聚丙烯材料，所述聚丙烯材料合成时向原料中加入了石墨烯与改性助剂，各组分在聚丙烯材料中的重量百分比分别为合成树脂50-68%、增塑剂15-20%、稳定剂1-5%、润滑剂1-5%、色料5-10%、石墨烯5-12%与改性助剂1-5%。本发明加入石墨烯提高强度，石墨烯润滑效果好，因此可提高耐摩擦性；石棉纤维与聚酰亚胺纤维的加入可以使得耐热性显著提高；云母粉采用白云母粉，提高韧性，提高耐蚀性，使得耐摩擦性能增加。
【IPC分类】C08K5/098, C08L33/12, C08K3/04, C08L67/02, C08K13/02, C08K7/12, C08K5/101, C08L23/12, C08L75/04, C08L79/08, C08K5/053, C08K5/19
【公开号】CN105086131
【申请号】CN201510209035
【发明人】张慧波
【申请人】宁波职业技术学院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年4月29日