一种石墨烯/聚烯烃弹性体母料、石墨烯抗静电复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石墨烯/聚烯烃导电复合材料技术领域，具体地，本发明涉及一种石墨 烯/聚烯烃弹性体母料、石墨烯抗静电复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 自从2006年Ruoff等报道了石墨烯/聚苯乙烯导电复合材料以来，国内外研究者对 石墨烯/聚合物纳米复合材料做了大量的探索研究。石墨烯具有超大的比表面积且本身的 导电性能优异，在分散之后能在聚合物高分子链段中形成导电网络，提升材料的导电性能； 石墨烯是目前已知的最薄最坚硬的材料，优秀的机械性能能够改善复合材料的韧性和强 度。石墨烯还具有极其优异的导热性能，这些都为提高复合材料的多功能性起到了重要的 推动作用，为复合材料提供了更为广阔的应用前景。而随着研究和表征技术的进一步发展， 石墨烯/聚合物纳米复合材料的各种优异性能将会得到更充分的发挥和应用。
[0003] 目前，制备石墨烯/聚合物纳米复合材料常用的聚合物有聚苯胺、聚氨酯、聚乙烯 醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等;常用的制备方法有熔融共混法、聚合物插层法、原位聚合法 等。
[0004] 熔融共混法是研究者普遍使用的制备方法。在熔融共混的过程中，聚合物熔体和 填料会受到强烈的剪切作用，填料会均匀地分散到聚合物熔体中。但是由于石墨烯密度极 低，在混合时容易导致物料混合不均匀且挤出过程中喂料困难，实验生产过程中也极易产 生石墨烯粉末的飞扬。Sengupta等人研究发现:在熔融共混前先进行溶液混合，在性能方面 更能够在力学性能与电性能之间获取平衡。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯/聚烯烃弹性体母料。本发明所要 解决的技术问题是还在于提供一种石墨烯/聚烯烃弹性体母料的制备方法。本发明采用溶 液共混法制备一种石墨烯母料，然后再与高分子材料进行熔融共混制备石墨烯高分子材 料，这是一种解决石墨烯分散问题最佳方法之一。本发明石墨烯/聚烯烃弹性体母料与其它 导电填料抗静电剂相比，具有添加量少的优点；与表面活性剂型抗静电剂相比，有稳定性好 的特点，并且其还在一定程度上改善了树脂材料的性能。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种石墨烯/聚烯烃弹性体母料，该材料包括以下重量份数的原料:聚烯烃弹性体 (Ρ0Ε)或接枝聚烯烃弹性体(m-POE) 1~100份、石墨烯1~10重量份、硅烷偶联剂0.01~1重 量份。
[0008] 进一步的技术方案中，所述接枝聚烯烃弹性体(m-POE)为马来酸酐接枝聚烯烃弹 性体(Ρ0Ε)，接枝率2 1.2wt% ;所述石墨稀为石墨稀微片，碳含量2 95wt%，厚度在3~5nm， 粒度在30~50ym。
[0009] 进一步的技术方案中，所述一种石墨烯/聚烯烃弹性体母料，包括以下重量份数的 原料：
[0010] 接枝聚烯烃弹性体(m-POE) 4.95份；
[0011] 石墨烯 4.95份；
[0012] 硅烧偶联剂KH-550 0.1份。
[0013] 本发明还提供了一种石墨烯/聚烯烃弹性体母料的制备方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一、石墨烯分散液的制备：将1~10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 稀分散液；
[0015] 步骤二、聚合物溶液的制备:将1.0~10重量份的接枝聚烯烃弹性体或聚烯烃弹性 体加入到10~100重量份的甲苯或松节油中，加热到80°C，恒温下搅拌2小时，形成聚合物溶 液；
[0016] 步骤三、石墨稀母料的制备：将上述步骤一中制备的石墨稀分散液加入到上述步 骤二中制备的的聚合物溶液中，石墨烯分散液与聚合物溶液的混合比例为1:1~10,常温下 搅拌10~30分钟，之后加热回流收集甲苯、松节油以及液体石蜡，得到膏状产物;然后干燥、 破碎得到石墨稀/聚稀经弹性体母料。
[0017] 所述常温为20~25。(3。
[0018] 进一步的，所述制备方法中，所述接枝聚烯烃弹性体(m-POE)为马来酸酐接枝聚烯 经弹性体，接枝率2 1.2wt% ;所述石墨稀为石墨稀微片，碳含量2 95wt%，厚度在3~5nm， 粒度在30~50ym。
[0019] 本发明还提供一种石墨烯抗静电复合材料，采用上述的石墨烯/聚烯烃弹性体母 料制备得到。
[0020] 进一步的，所述的一种石墨烯抗静电复合材料的制备方法是，石墨烯/聚烯烃弹性 体母料按比例加入到树脂中混合;并且所述石墨烯/聚烯烃弹性体母料的添加重量比例为1 ~10%。所述添加重量比例是指石墨烯/聚烯烃弹性体母料占所述石墨烯/聚烯烃弹性体母 料和所述树脂的总重量的比例。
[0021] 进一步的，所述的一种石墨稀抗静电复合材料的制备方法中，所述树脂为PS、ABS、 ΡΕ、Ρ0Ε或PC/ABS;所述石墨烯/聚烯烃弹性体母料加入到所述树脂中，采用高速混合5~10 分钟后，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到石墨烯抗静电复合材料。
[0022] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0023] (1)本发明一种新的石墨烯/聚烯烃弹性体母料的制备方法解决了因石墨烯密度 与物料混合不均匀、喂料困难而导致制品表面的抗静电性能不均匀、电阻率不易控制、重现 性较差、力学性能差等问题。
[0024] (2)本发明采用溶液共混法制备一种石墨烯母料，然后再与高分子材料进行熔融 共混制备石墨烯高分子材料，这是一种解决石墨烯分散问题最佳方法之一。本发明石墨烯/ 聚烯烃弹性体母料与其它导电填料抗静电剂相比，具有添加量少的优点；与表面活性剂型 抗静电剂相比，有稳定性好的特点，并且其还在一定程度上改善了树脂材料的性能。
[0025] (3)本发明制备得到的石墨烯/聚烯烃弹性体母料具有较好的电性能，添加 1~ 10%该石墨烯/聚烯烃弹性体母料制备的PE抗静电材料的表面电阻小于10ηΩ，提高了工程 塑料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。
[0026] (4)本发明制备得到的石墨烯/聚烯烃弹性体母料加入到聚乙烯(PE)材料、聚乙烯 弹性体(Ρ0Ε)材料中的表面电阻变化相当明显，试验结果证明：石墨烯的用量较直接添加方 法制备的抗静电材料少，抗静电效果好。采用母料法在PE材料中添加0.1 %的石墨烯时，可 以实现PE材料的永久抗静电性能;在Ρ0Ε材料中添加0.1 %的石墨烯时，可以实现Ρ0Ε材料