一种石墨烯母料、ppo/ps合金抗静电材料及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热塑性工程塑料，特指一种石墨烯与PP0/PS抗静电材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] ΡΡ0材料作为世界五大通用工程塑料之一，是一种性能优异的热塑性工程塑料。未 经改性的聚苯醚(ΡΡ0)树脂具有良好的力学性能、电性能、耐热性、阻燃性以及化学稳定性 等，因此，聚苯醚是应用广泛的工程塑料。然而，聚苯醚的熔融流动性较差，加工较为困难。 为改善聚苯醚的加工性能，本领域技术人员常用聚苯乙烯或尼龙对其进行改性。通过相关 研究发现，普通的聚苯醚/PS合金具有突出的电绝缘性。聚苯醚/PS合金的优异电性能使其 广泛应用于生产电器产品，尤其是耐高压的部件，如彩电的行输出变压器(FBT)等。但ΡΡ0/ PS合金表面电阻高达ΙΟ16 Ω，容易产生静电，易引起爆炸和火灾，提高PP0/PS合金材料的抗 静电能力，可大大提高其使用时的安全性，并拓宽其在化工、煤矿、电子等领域更大的应用。
[0003] 自2004年，Geim等首次用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨（highly oriented pyrolytic graphite)上剥离并观测到单层石墨稀以来，其独特的二维结构使其 具有优异的电学、力学和热学性能，得到了国内外学者的广泛关注。石墨烯不仅拥有优异的 电性能，导热性能和机械强度，以及独特的量子霍尔效应，量子隧穿效应等，可以用来制备 高性能的导电复合高分子材料。
[0004] 层数超过10层的多层石墨烯结构被称为石墨烯微片(GNPs)，具有超大的形状比， 作为导电填料使用时，有利于在聚合物内形成导电通路，导电逾渗阈值大为降低，而且石墨 烯与炭黑共同协同作用可以减少导电填料的添加量，同时由于石墨烯微片的分散尺度较碳 纳米管高得多，而通过水热法等可以成熟而廉价地制备石墨烯，因此可以大幅降低导电材 料的成本。
[0005] 虽然已经有报道称聚合物中添加导电填料可以赋予聚合物导电性能，石墨烯的导 电性能也很优异，但是本发明使用的是石墨烯微片，石墨烯微片为石墨烯的聚集体，价格比 石墨烯便宜得多。其次虽然添加更低成本的炭黑作为导电填料来降低材料成本的手段很常 用，但是添加配比才是本专利的独特之处，实际上本专利背后是利用理论对最大导电通路 数量进行了理论推导才确定了比例关系，从而使得填料的比例运用不再是盲目的。"层数超 过10层的多层石墨烯结构被称为石墨烯微片(GNPs)，具有超大的形状比，作为导电填料使 用时，有利于在聚合物内形成导电通路，导电逾渗阈值大为降低。"
[0006] 现今的多数导电高分子的制备工艺是依赖材料中的导电填料相互搭接，形成导电 网络的方式实现材料导电的，从这种导电原理上我们可以推论，不同比表面积的导电填料 相互协作，可以降低导电填料的需求量，改善材料加工特性等，同时会对材料电阻率产生影 响。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯与PP0/PS抗静电材料，该材料在具 有良好的机械性能的同时，更加增加了PP0/PS合金的抗静电性，使其在电学元件上使用的 更加安全。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术手段是：
[0009] -种石墨烯母料，包括以下重量份数的原料组成成分：
[0010] 聚苯乙烯 1.0~10份
[0011] 石墨烯 1.0~10份
[0012] 硅烧偶联剂 0.01~1份。
[0013] 进一步的技术方案中，其中所述的石墨烯为宁波墨西科技有限公司生产的石墨烯 微片，碳含量在97.5wt%，厚度平均在3.5nm，电导率为500S/cm，热导率为1000W/m · K。所述 的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，相对密度1.04-1.06。
[0014] 本发明还提供了一种石墨烯母料的制备方法，包括如下步骤：
[0015] 步骤一、石墨烯分散液的制备:将1.0~10重量份的石墨烯和0.01~1重量份硅烷 偶联剂加入到10~100重量份的液体石蜡中，在常温下采用超声波分散10~30分钟，制得石 墨烯分散液；
[0016] 步骤二、聚合物溶液的制备:将1.0~10重量份的聚苯乙烯加入到10~100重量份 的甲苯或松节油中，常温下搅拌，形成聚合物溶液;所述常温为20~25°C。
[0017] 步骤三、石墨稀母料的制备：将上述步骤一中的石墨稀分散液加入到上述步骤二 中的聚合物溶液中，混合的重量比例为1:1，常温下搅拌10~30分钟，之后将上述混合物加 热回流，收集甲苯、松节油以及液体石蜡，得到膏状产物;即制备得到石墨烯母料。
[0018] 上述石墨稀母料的制备方法中，所述石墨稀为石墨稀微片，碳含量在97.5wt%，厚 度平均在3.5nm，电导率为500S/cm，热导率为1000W/m · K;所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙 烯，相对密度1.04-1.06。
[0019]本发明还提供了一种PP0/PS抗静电材料，具体方法是:将50~80重量份聚苯醚、5 ~20重量份接枝聚苯醚混合得到ΡΡ0树脂;称取上述方法制备得到的石墨烯母料0.5~2重 量份加入到所述ΡΡ0树脂中，采用高速混合5~10分钟后，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到 PP0/PS/石墨烯导电纳米复合材料。
[0020]进一步的，所述使用双螺杆挤出机挤出造粒过程中，挤出机设定温度为，喂料段至 机头分别为 240°C、240°C、245°C、250°C、255°C、265°C、270°C、275°C、280°C、275°C，螺杆转 速300rpm。
[0021 ]本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0022] (1)本发明通过选择合适的石墨烯微片，采用特定配方组合，和特定的加工设备和 工艺，制备了具有低添加、导电的石墨烯与PP0/PS抗静电材料，本发明得到的复合材料不仅 赋予了 PP0/PS合金优异的导电特性，而且减少了导电填料的用量。
[0023] (2)本发明石墨烯母料制备得到PP0/PS合金材料具有较好的电性能，添加1%石墨 烯母料(按重量计）制备的石墨烯与PP0/PS抗静电材料的表面电阻小于101()Ω，提高了ΡΡ0/ PS合金材料在电器产品中耐高压的部件的使用安全性，具有显著的工业应用价值。
【具体实施方式】
[0024]为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例作进一步说明。应理解，这些 实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本 发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本 发明的保护范围。