【技术领域】
本发明涉及管材技术领域，特别涉及基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯凭借其优良的力学性能、耐低温性能、化学稳定性和耐酸碱腐蚀性成为世界上产量最大以及应用最为广泛的合成塑料之一。目前，随着各大海绵城市的建设、地下管廊管网工程、“西气东输”等重大工程的实施，作为连结油气等资源和人们日常生活的纽带，管道运输以其高效低耗、安全可靠的优势，愈加受到人们的重视。随着当前管道市场的发展，聚乙烯管材的使用领域日益广泛。由于聚乙烯存在着机械强度不高的缺陷，导致聚乙烯管材的使用范围受限，通常通过添加填料，制成复合材料或者模压材料以提高其机械强度。石墨烯是一种由单层碳原子组成的平面二维结构，碳原子4个价电子中的3个以sp2杂化的形式与最近邻三个碳原子形成平面正六边形连接的蜂巢结构，另一个垂直于碳原子平面的σz轨道电子在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键。这种二元化的电子价键结构决定了石墨烯独特而丰富的性能：sp2键有高的强度和稳定性，这使其组成的平面六角晶格有极高的强度、稳定性和延展性。张晓华等(材料科学与工艺，2016，24(5)：85-90)采用溶液共混发制备超高分子量聚乙烯和石墨烯纳米复合材料，以提高材料的热稳定性。缺点：反应温度高，反应程度过于激烈，容易发生反应不完全的问题，且上述研究均没有解决在高温高湿、高辐射的极端条件下聚乙烯材料的力学性能急剧降低的问题。因此，研究一种能够有效控制反应程度、且能够在高温高湿极端条件下保持防辐射、稳定力学性能的聚乙烯管材，对于拓展聚乙烯管材的使用范围具有深远的研究意义。
现行塑料管材的制备过程多采用混炼后挤出/注塑成型或者熔融后定型的技术手段，容易产生物料团聚、相容性差的问题。高压电脉冲处理技术由于其能高效对材料产生高速剪切应力、冲击材料内部结构等优点，使其广泛应用在材料的解堵、增渗和改变物料界面状态等方面。赵海龙等(油田化学，1998，15(2)、113-115)采用高压电脉冲技术处理油层间的堵塞物质，利用脉冲放电释放出来的高能量密度，产生强大的冲击波，冲击沉积物，疏通管道。缺点：以脉冲产生的冲击波只单纯的使用外力促使材料的内部结构被打松散，并不能在材料的内部结构中产生键能作用，限制了使用范围。王长明等(高等学校化学学报，2010，31(6)、1252-1256)采用超临界二氧化碳制备超高分子量聚乙烯多孔微球，利用超临界二氧化碳的发泡技术，使聚乙烯微球的表面形成表面多孔、内部中空的结构，提高聚乙烯晶体结构的稳定性。缺点：只研究超临界状态下单物料成分的结构状态，未研究多物料成分的结构状态及相互作用。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明目的在于提供一种耐高温、防辐射、在高温高湿条件下具有优异力学性能的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材及其制备方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，按重量份数计，包括以下原料：聚乙烯树脂40-90份、石墨烯1-15份、酚醛树脂30-120份、阻燃剂1-35份、氢氧化铝10-50份、硅系材料10-50份、镁盐晶须1-25份、玻璃纤维3-6份、甲基乙烯基硅橡胶70-90份、气相白炭黑5-30份、煅烧陶土0.05-10份、刚玉粉0.05-15份、环氧树脂10-50份、季戊四醇硬脂酸酯0.1-3份、苯氧基聚磷腈弹性体10-40份、阻燃母料10-30份、纳米氮化硅0-10份、抗氧剂0.5-5份、增容剂3-15份、丙烯1-10份、1-丁烯1-10份、1-己烯1-10份、硬脂酸1-2份、微晶石蜡0.05-10份和氧化锌0.05-5份。
在本发明中，作为进一步说明，所述的阻燃母料按重量百分比计，包括以下原料：三氧化二锑10-25％、氢氧化镁0.05-10％、氢氧化铝0.05-10％、二氧化硅1-25％、玻璃纤维5-30％、聚乙烯蜡1-6％、高压聚乙烯25-55％和石墨烯0.05-5％。
在本发明中，作为进一步说明，所述的镁盐晶须为硼酸镁晶须、碱式硫酸镁晶须和氧化镁晶须中的任意一种或多种。
在本发明中，作为进一步说明，所述的硅系材料为二氧化硅、玻璃纤维、微孔玻璃、低熔点玻璃、二氧化硅/氯化锡、硅凝胶/碳酸钾、消石和水合硅化合物中的任意一种或多种。
在本发明中，作为进一步说明，所述的抗氧剂为抗氧剂736、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂618、抗氧剂bht、抗氧剂b215、抗氧剂b225和抗氧剂b561中的任意一种或多种。
在本发明中，作为进一步说明，所述的煅烧陶土为高岭土、白云土、沙土、乌土、紫砂泥和红陶泥中的任意一种或多种。
在本发明中，作为进一步说明，所述的增容剂为聚乙烯、聚醋酸乙烯共聚物、乙丙共聚物、eva接枝氯乙烯的共聚物、氯化聚乙烯和abs中的任意一种或多种。
在本发明中，作为进一步说明，所述的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用淤浆聚合或气相聚合工艺制备聚乙烯树脂，按照配方准确称重聚乙烯和石墨烯，将聚乙烯放入高压反应釜中，升温至196℃，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，使高压反应釜的压力达3.37mpa，启动搅拌装置，以200r/min的速度进行搅拌，同时加入石墨烯，搅拌3-5min后，冷却后切割成粒，得到预处理材料；
(2)、按配方准确称重除聚乙烯、石墨烯和丁醇以外的原料，并和将步骤(1)所述的预处理材料混合均匀，将所有物料总重量的40％控制在50-70℃，为初混合料，将初混合料再与剩余的配方原料在80-110℃下混合均匀，挤出成型、压制成片，得到配方混合料；
(3)、将配方混合料浸入有机酸水溶液中，升温至50-60℃，然后通过蠕动泵泵入高压电脉冲装置中，在电脉冲频率为1000-1500hz、电场强度为15kv和脉冲数为4的条件下进行经高压电脉冲处理100s，然后将物料取出并清洗干净后，放入成型机中，经过挤出、定径、牵引、冷却成型、切割、标记和清理工序后，得到基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材成品。
在本发明中，作为进一步说明，步骤(3)所述的冷却成型的温度为50-65℃。
部分原料的功能介绍如下：
酚醛树脂，具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀，在本发明中用作制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的主体材料，用于和甲基乙烯基硅橡胶、聚乙烯树脂形成高度网状聚合物。
氢氧化铝，在本发明中用作阻燃剂和填料。
镁盐晶须，在本发明中用作耐高温、耐磨、耐候和增韧的助剂。其中，硼酸镁晶须、碱式硫酸镁晶须和氧化镁晶须，在本发明中用作镁盐晶须的原料来源。
甲基乙烯基硅橡胶，在本发明中用作制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的主体材料，用于和酚醛树脂、聚乙烯树脂形成高度网状聚合物。
气相白炭黑，在本发明中用作提高管材的拉伸强度和弹性模量。
玻璃纤维、硅系材料和煅烧陶土，在本发明中用于提高管材的耐高温、耐磨性和机械强度。
刚玉粉和氧化锌，在本发明中用作提高管材的耐高温性和耐磨性。
环氧树脂，在本发明中用作和管材其它物料粘结的网状结构高聚物。
季戊四醇硬脂酸酯，在本发明中用于弥补聚乙烯热稳定性差的缺点，提高管材的热稳定性。
苯氧基聚磷腈弹性体，在本发明中用于提高管材的韧性。
纳米氮化硅，在本发明中用于提高管材的机械强度、稳定性和耐腐蚀性。
丙烯、1-丁烯和1-己烯，含有烯键，在本发明中发生聚合反应，生成短链聚合物，以提高管材的柔韧性。
硬脂酸和微晶石蜡，在本发明中用于增加管材的润滑性，以便于材料的成型加工。
硼酸镁晶须、碱式硫酸镁晶须和氧化镁晶须，在本发明中用作镁盐晶须的原料来源。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备而成的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材具有优异的耐高温性和防辐射性，而且能够在高温高湿条件下维持优异的力学性能，能够在充满辐射的极端环境中使用。基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材中的甲基乙烯基硅橡胶和聚乙烯树脂形成高度网状聚合物，提高管材的耐高温性；高度网状聚合物再结合石墨烯的高比表面积和高吸附力的特点，使高度网状聚合物上能够牢固粘附有硅系材料、煅烧陶土、刚玉粉和纳米氮化硅等原材料，增强了各个原料之间的作用力，形成管材优异的力学性能。于此同时，石墨烯中的二维片层结构，能够均匀穿插于各原料中，构造以石墨烯为“砖”、各原料为“灰”的“砖-灰结构”，形成致密的物理隔绝构造层，提高了管材的防辐射性；而且在高温高湿的极端条件下，该物理隔绝构造层也能阻隔外部热能的传播，降低了热能对于内部结构的影响，使管材能够在高温高湿的极端条件下保持优异的高强度、耐高温和阻燃等力学性能。本发明所采用的各个技术手段相互配合、环环相扣、缺一不可，能够高效制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材。
2.本发明能够将石墨烯高效分散在聚乙烯中，为后续的多功能管材的制备提供前提条件。本发明先将聚乙烯升温，使聚乙烯处于熔融状态，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，并使正戊烷气体处于超临界状态，石墨烯跟随正戊烷的气体的扩散而高速流动，高效分散在聚乙烯熔融体中，提高石墨烯和聚乙烯的相容性。
3.本发明基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法的工序简单、质量可控、生产效率高。本发明先采用将配方原料总重量的40％进行预加热处理，然后再与剩余的配方原料进行混合加工，使原料内部的结构受到活化，便于后续的加工成型。然后本发明采用酸浸处理的技术手段，使混合料受到进一步活化，便于后续的高压电脉冲处理的进行；再通过高压电脉冲处理中的脉冲能量，使各个原料能够发生反应，促进高度网状聚合物的生成。
4.本发明制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，填补其各个领域对高性能管材的应用空缺，满足了社会建设与工程建设的需求，具有显著抗老化、抗腐蚀、耐候强、韧性高、强度高、抗冲击、阻燃性能好、超耐磨、抗环境应力开裂、无二次污染、稳定可靠，还能在高温、高辐射的极端条件下具有高防辐射、耐高温、阻燃、高强和耐气候性等优异的力学性能，拓展了管材的使用范围，具有广大的市场推广价值。
5.本发明制备而成的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的性能指标符合相关标准规定，产品的整个生产制备工艺简单、制作成本低、生产效率高、安全绿色环保，提高了经济效益。
【具体实施方式】
实施例1：
1.前期准备
阻燃母料的制备：按重量百分比计，将三氧化二锑10％、氢氧化镁0.05％、氢氧化铝2％、二氧化硅25％、玻璃纤维5％、聚乙烯蜡1％、高压聚乙烯55％和石墨烯1.95％混合后，以100r/min的速度搅拌10分钟后，得到阻燃母料。
基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材：按重量份数计，包括以下原料：聚乙烯树脂40份、石墨烯1份、酚醛树脂30份、阻燃剂1份、氢氧化铝10份、二氧化硅10份、硼酸镁晶须1份、玻璃纤维3份、甲基乙烯基硅橡胶70份、气相白炭黑5份、煅烧陶土0.05份、刚玉粉0.05份、环氧树脂10份、季戊四醇硬脂酸酯0.1份、苯氧基聚磷腈弹性体10份、阻燃母料10份、抗氧剂736为3份、丙烯1份、1-丁烯1份、1-己烯1份、硬脂酸1份、微晶石蜡0.05份和氧化锌0.05份。
将上述所制备的物质用于下述的制备方法中。
2.基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用淤浆聚合制备聚乙烯树脂，具体步骤为：将淤浆聚合反应釜在室温下用氮气置换4次，抽真空，按重量份数计，依次加入1000份浓度为1mol/ml的稀释剂己烷溶液、1份茂系催化剂和0.1份钒系催化剂，升温至85℃，然后以300r/min的速度进行搅拌，从料液底部通入乙烯和氢气的混合气体直至反应釜压力为0.5mpa，在恒压、恒速和恒温条件下反应2h，降温、放料和过滤后，经过喷雾干燥处理，得到聚乙烯树脂；
按照配方准确称重聚乙烯和石墨烯，将聚乙烯放入高压反应釜中，升温至196℃，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，使高压反应釜的压力达3.37mpa，启动搅拌装置，以200r/min的速度进行搅拌，同时加入石墨烯，搅拌3min后，冷却后切割成粒，得到预处理材料；
(2)、按配方准确称重除聚乙烯、石墨烯和丁醇以外的原料，并和将步骤(1)所述的预处理材料混合均匀，将所有物料总重量的40％控制在50℃，为初混合料，将初混合料再与剩余的配方原料在80℃下混合均匀，挤出成型、压制成片，得到配方混合料；
(3)、将配方混合料浸入有机酸水溶液中，升温至50℃，然后通过蠕动泵泵入高压电脉冲装置中，在电脉冲频率为1000hz、电场强度为15kv和脉冲数为4的条件下进行经高压电脉冲处理100s，然后将物料取出并清洗干净后，放入成型机中，在料筒温度为180℃、机头温度为200℃和旋转/牵引速度比r/d为0.8的条件下进行挤出，经过定径、牵引、在50℃下冷却成型、切割、标记和清理工序后，得到基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材成品。
实施例2：
1.前期准备
阻燃母料的制备：按重量百分比计，将三氧化二锑13％、氢氧化镁5％、氢氧化铝0.05％、二氧化硅20％、玻璃纤维11.95％、聚乙烯蜡2％、高压聚乙烯47％和石墨烯1％混合后，以100r/min的速度搅拌10分钟后，得到阻燃母料。
基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，按重量份数计，包括以下原料：聚乙烯树脂50份、石墨烯10份、酚醛树脂50份、阻燃剂10份、氢氧化铝20份、玻璃纤维3份、微孔玻璃3份、低熔点玻璃5份、碱式硫酸镁晶须2份和氧化镁晶须2份、玻璃纤维4份、甲基乙烯基硅橡胶76份、气相白炭黑10份、高岭土3份、刚玉粉8份、环氧树脂30份、季戊四醇硬脂酸酯1份、苯氧基聚磷腈弹性体16份、阻燃母料13份、纳米氮化硅4份、抗氧剂168为1份、抗氧剂1010为1份、抗氧剂626为1份、聚醋酸乙烯共聚物2份、乙丙共聚物2份、丙烯4份、1-丁烯7份、1-己烯3份、硬脂酸1.2份、微晶石蜡3份和氧化锌1份。
将上述所制备的物质用于下述的制备方法中。
2.基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用淤浆聚合制备聚乙烯树脂，具体步骤为：将淤浆聚合反应釜在室温下用氮气置换4次，抽真空，按重量份数计，依次加入1000份浓度为1mol/ml的稀释剂己烷溶液、1份茂系催化剂和0.1份钒系催化剂，升温至85℃，然后以300r/min的速度进行搅拌，从料液底部通入乙烯和氢气的混合气体直至反应釜压力为0.5mpa，在恒压、恒速和恒温条件下反应2h，降温、放料和过滤后，经过喷雾干燥处理，得到聚乙烯树脂；
按照配方准确称重聚乙烯和石墨烯，将聚乙烯放入高压反应釜中，升温至196℃，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，使高压反应釜的压力达3.37mpa，启动搅拌装置，以200r/min的速度进行搅拌，同时加入石墨烯，搅拌4min后，冷却后切割成粒，得到预处理材料；
(2)、按配方准确称重除聚乙烯、石墨烯和丁醇以外的原料，并和将步骤(1)所述的预处理材料混合均匀，将所有物料总重量的40％控制在57℃，为初混合料，将初混合料再与剩余的配方原料在100合均匀，挤出成型、压制成片，得到配方混合料；
(3)、将配方混合料浸入有机酸水溶液中，升温至53℃，然后通过蠕动泵泵入高压电脉冲装置中，在电脉冲频率为1100hz、电场强度为15kv和脉冲数为4的条件下进行经高压电脉冲处理100s，然后将物料取出并清洗干净后，放入成型机中，在料筒温度为180℃、机头温度为200℃和旋转/牵引速度比r/d为0.8的条件下进行挤出，经过定径、牵引、在57℃下冷却成型、切割、标记和清理工序后，得到基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材成品。
实施例3：
1.前期准备
阻燃母料的制备：按重量百分比计，将三氧化二锑16％、氢氧化镁3％、氢氧化铝10％、二氧化硅15％、玻璃纤维17.95％、聚乙烯蜡4％、石墨烯0.05％和高压聚乙烯34％混合后，以100r/min的速度搅拌10分钟后，得到阻燃母料。
基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，按重量份数计，包括以下原料：聚乙烯树脂70份、石墨烯8份、酚醛树脂100份、阻燃剂20份、氢氧化铝40份、二氧化硅/氯化锡4份、硅凝胶/碳酸钾2份、消石5份、氧化镁晶须15份、玻璃纤维5份、甲基乙烯基硅橡胶82份、气相白炭黑17份、白云土2份、沙土2份、刚玉粉9份、环氧树脂33份、季戊四醇硬脂酸酯2份、苯氧基聚磷腈弹性体25份、阻燃母料21份、纳米氮化硅8份、抗氧剂618为0.3份、抗氧剂bht0.5份、抗氧剂b215为0.5份、乙丙共聚物1份、eva接枝氯乙烯的共聚物3份、氯化聚乙烯3份和abs1份、丙烯6份、1-丁烯3份、1-己烯5份、硬脂酸1.4份、微晶石蜡7份和氧化锌2份。
将上述所制备的物质用于下述的制备方法中。
2.基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用淤浆聚合制备聚乙烯树脂，具体步骤为：将淤浆聚合反应釜在室温下用氮气置换4次，抽真空，按重量份数计，依次加入1000份浓度为1mol/ml的稀释剂己烷溶液、1份茂系催化剂和0.1份钒系催化剂，升温至85℃，然后以300r/min的速度进行搅拌，从料液底部通入乙烯和氢气的混合气体直在在恒压、恒速和恒温条件下反应2h，，在恒压、恒速和恒温条件下反应2h，降温、放料和过滤后，经过喷雾干燥处理，得到聚乙烯树脂；
按照配方准确称重聚乙烯和石墨烯，将聚乙烯放入高压反应釜中，升温至196℃，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，使高压反应釜的压力达3.37mpa，启动搅拌装置，以200r/min的速度进行搅拌，同时加入石墨烯，搅拌3.5min后，冷却后切割成粒，得到预处理材料；
(2)、按配方准确称重除聚乙烯、石墨烯和丁醇以外的原料，并和将步骤(1)所述的预处理材料混合均匀，将所有物料总重量的40％控制在60℃，为初混合料，将初混合料再与剩余的配方原料在90℃下混合均匀，挤出成型、压制成片，得到配方混合料；
(3)、将配方混合料浸入有机酸水溶液中，升温至53℃，然后通过蠕动泵泵入高压电脉冲装置中，在电脉冲频率为1200hz、电场强度为15kv和脉冲数为4的条件下进行经高压电脉冲处理100s，然后将物料取出并清洗干净后，放入成型机中，在料筒温度为180℃、机头温度为200℃和旋转/牵引速度比r/d为0.8的条件下进行挤出，经过定径、牵引、在60℃下冷却成型、切割、标记和清理工序后，得到基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材成品。
实施例4：
1.前期准备
阻燃母料的制备：按重量百分比计，将三氧化二锑20％、氢氧化镁8％、氢氧化铝6％、二氧化硅8％、玻璃纤维20％、聚乙烯蜡6％、高压聚乙烯30％和石墨烯2％混合后，以100r/min的速度搅拌10分钟后，得到阻燃母料。
基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，按重量份数计，包括以下原料：聚乙烯树脂80份、石墨烯11份、酚醛树脂90份、阻燃剂30份、氢氧化铝40份、硅凝胶/碳酸钾10份、消石10份、水合硅化合物10份、硼酸镁晶须2份、碱式硫酸镁晶须3份、玻璃纤维4.5份、甲基乙烯基硅橡胶78份、气相白炭黑16份、乌土2份、紫砂泥2份和红陶泥2份、刚玉粉9份、环氧树脂30份、季戊四醇硬脂酸酯1.5份、苯氧基聚磷腈弹性体19份、阻燃母料24份、纳米氮化硅6份、抗氧剂b215为0.5份、抗氧剂b225为1份、抗氧剂b561为1份、乙丙共聚物1份、eva接枝氯乙烯的共聚物2份、氯化聚乙烯2份和abs2份、丙烯8份、1-丁烯3份、1-己烯5份、硬脂酸1.4份、微晶石蜡7份和氧化锌4份。
将上述所制备的物质用于下述的制备方法中。
2.基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用气相聚合工艺制备聚乙烯树脂，具体步骤为：将按重量份数计，将1份铬系催化剂和0.2份钛系催化剂经过活化处理后加入气相流化床反应器中，加入1000份丙烷溶液，将温度升至85℃，然后按照体积比为1：1的比例同时通入乙烯和氢气，其中乙烯和氢气的流速均控制为0.7m/s，直至反应器的压力达5.5mpa，在恒压、恒速和恒温条件下反应3h，降温、放料和过滤后，经过喷雾干燥处理，得到聚乙烯树脂；
按照配方准确称重聚乙烯和石墨烯，将聚乙烯放入高压反应釜中，升温至196℃，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，使高压反应釜的压力达3.37mpa，启动搅拌装置，以200r/min的速度进行搅拌，同时加入石墨烯，搅拌4.5min后，冷却后切割成粒，得到预处理材料；
(2)、按配方准确称重除聚乙烯、石墨烯和丁醇以外的原料，并和将步骤(1)所述的预处理材料混合均匀，将所有物料总重量的40％控制在59℃，为初混合料，将初混合料再与剩余的配方原料在95℃下混合均匀，挤出成型、压制成片，得到配方混合料；
(3)、将配方混合料浸入有机酸水溶液中，升温至55℃，然后通过蠕动泵泵入高压电脉冲装置中，在电脉冲频率为1400hz、电场强度为15kv和脉冲数为4的条件下进行经高压电脉冲处理100s，然后将物料取出并清洗干净后，放入成型机中，在料筒温度为180℃、机头温度为200℃和旋转/牵引速度比r/d为0.8的条件下进行挤出，经过定径、牵引、在61℃下冷却成型、切割、标记和清理工序后，得到基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材成品。
实施例5：
1.前期准备
阻燃母料的制备：按重量百分比计，将三氧化二锑25％、氢氧化镁10％、氢氧化铝2％、二氧化硅1％、玻璃纤维30％、聚乙烯蜡2％、高压聚乙烯25％和石墨烯5％混合后，以100r/min的速度搅拌10分钟后，得到阻燃母料。
基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，按重量份数计，包括以下原料：聚乙烯树脂90份、石墨烯15份、酚醛树脂120份、阻燃剂35份、氢氧化铝50份、消石25份、水合硅化合物25份、硼酸镁晶须10份、碱式硫酸镁晶须5份、氧化镁晶须10份、玻璃纤维6份、甲基乙烯基硅橡胶90份、气相白炭黑30份、高岭土1份、白云土2份、沙土2份、乌土2份、紫砂泥2份、红陶泥1份、刚玉粉15份、环氧树脂50份、季戊四醇硬脂酸酯3份、苯氧基聚磷腈弹性体40份、阻燃母料30份、纳米氮化硅10份、抗氧剂b215为2份、抗氧剂b225为1份、抗氧剂b561为2份、聚乙烯2份、聚醋酸乙烯共聚物3份、乙丙共聚物3份、eva接枝氯乙烯的共聚物3份、氯化聚乙烯2份、abs2份、丙烯10份、1-丁烯10份、1-己烯10份、硬脂酸2份、微晶石蜡10份和氧化锌5份。
将上述所制备的物质用于下述的制备方法中。
2.基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)、采用气相聚合工艺制备聚乙烯树脂，具体步骤为：将按重量份数计，将1份铬系催化剂和0.2份钛系催化剂经过活化处理后加入气相流化床反应器中，加入1000份丙烷溶液，将温度升至85℃，然后按照体积比为1：1的比例同时通入乙烯和氢气，其中乙烯和氢气的流速均控制为0.7m/s，直至反应器的压力达5.5mpa，在恒压、恒速和恒温条件下反应3h，降温、放料和过滤后，经过喷雾干燥处理，得到聚乙烯树脂；
按照配方准确称重聚乙烯和石墨烯，将聚乙烯放入高压反应釜中，升温至196℃，然后往聚乙烯熔融体中通入正戊烷气体，使高压反应釜的压力达3.37mpa，启动搅拌装置，以200r/min的速度进行搅拌，同时加入石墨烯，搅拌5min后，冷却后切割成粒，得到预处理材料；
(2)、按配方准确称重除聚乙烯、石墨烯和丁醇以外的原料，并和将步骤(1)所述的预处理材料混合均匀，将所有物料总重量的40％控制在70℃，为初混合料，将初混合料再与剩余的配方原料在110℃下混合均匀，挤出成型、压制成片，得到配方混合料；
(3)、将配方混合料浸入有机酸水溶液中，升温至60℃，然后通过蠕动泵泵入高压电脉冲装置中，在电脉冲频率为1500hz、电场强度为15kv和脉冲数为4的条件下进行经高压电脉冲处理100s，然后将物料取出并清洗干净后，放入成型机中，在料筒温度为180℃、机头温度为200℃和旋转/牵引速度比r/d为0.8的条件下进行挤出，经过定径、牵引、在65℃下冷却成型、切割、标记和清理工序后，得到基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材成品。
试验1：
储能模量测试试验：按实施例1-5的方法制备步骤(1)中的预处理材料，以不添加石墨烯的聚乙烯作为对照例1，石墨烯和聚乙烯采用简单混炼处理的预处理材料作为对照例2，应用动态热机械分析仪检测所有样品的动态储能模量：升温速率10℃/min、频率1hz、升温区间为60-180℃。记录在100℃下样品的储能模量，结果见表1。
表1：
由表1可知：在相同的温度条件下，储能模量越高，说明样品的弹性越高，该样品的应力传递效果越好，界面相容性也就越好。本发明实施例制备的样品在100℃下的储能模量远远高于对比例1和对比例2的储能模量，说明本发明所制备的预处理材料能够显著提高聚乙烯和石墨烯的相容性。
试验2：
维卡软化温度试验：按实施例1-5的方法制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材样品，以不添加石墨烯的聚乙烯管材作为对照，检测样品的维卡软化温度，具体的操作步骤参考gb/t1634-2004，其中负载为4kg，升温速率为50℃/h，，测定探针深入1mm时的温度，具体检测结果见表2。
表2：
由表2可知：维卡软化温度越高，说明样品的耐热性越好。实施例1-5样品的维卡软化温度远远高于对照例的维卡软化温度，说明本发明所制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材能够显著提高管材的耐热、耐高温性。
试验3：
湿热状态下力学性能试验：按实施例1-5的方法制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材样品，以不添加石墨烯的聚乙烯管材作为对照，检测样品在温度为60±2℃、相对湿度为95±5％的环境中维持30d前后样品的拉伸屈服强度和拉伸断裂伸长率的初始值和末值，并计算拉伸屈服强度的降低率和拉伸断裂伸长率的降低率，结果见表3。
拉伸性能测定：采用国家标准gb/t8804.2-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定》。
表3：
由表3可知：初始拉伸屈服强度的数值越高，说明样品的力学性能越好。实施例1-5样品的初始拉伸屈服强度远远高于对照例，说明本发明所制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材能够显著提高管材的力学性能；
初始拉伸断裂伸长率的数值越高，说明样品的力学性能越好。实施例1-5样品的初始拉伸断裂伸长率远远高于对照例，说明本发明所制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材能够显著提高管材的力学性能；
拉伸屈服强度降低率的数值越小，说明在高温湿热环境中样品的力学性能的保持程度越高；实施例1-5样品的拉伸屈服强度降低率远远低于对照例，说明本发明所制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材能够良好保持管材在湿热环境中力学性能；
拉伸断裂伸长率降低率的数值越小，说明在高温湿热环境中样品的力学性能的保持程度越高；实施例1-5样品的拉伸断裂伸长率降低率远远低于对照例，说明本发明所制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材能够在湿热环境中保持优异的力学性能。
试验4：
屏蔽性能测试：按实施例1-5的制备方法各制备基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材样品，以不添加石墨烯的聚乙烯管材作为对照，用德国philips公司生产的mg324型高稳定度x射线机按gb16363-1996进行测试，以比铅当量(m)作为屏蔽指标进行屏蔽性能分析，结果见表4。
表4：
表4的可知：比铅当量m数值越高，样品的防辐射阻燃电缆料的防辐射能力越强。实施例1-5样品的比铅当量m强度远远高于对照例，说明本发明所制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材能够显著提高管材的防辐射能力。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。