本发明涉及一种利用石墨烯功能话聚丙烯的制作方法。
背景技术：
聚丙烯（PP）作为双壁波纹管材料因其高弹性模量有取代传统的HDPE及聚氯乙烯（PVC）的趋势。近年来国外塑料室外排水管一个明显的动向是越来越多采用高刚度PP的双壁波纹管，而国内的PP双壁波纹管才刚刚起步。目前PP双壁波纹管内存在环刚度低，比重大的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题：针对上述问题，提供了一种利用石墨烯进行改性的功能化聚丙烯波纹管。
本发明技术方案：
一种石墨烯功能化聚丙烯波纹管的制作方法，包括以下步骤：一、制备石墨烯，采用改进Hummers法化学合成石墨烯；二、石墨烯溴化，采用2-溴代异丁酰溴对氧化石墨烯进行处理，得GO-Br；三、石墨烯胺化，加入对苯二胺和氨水，得到GO-PPD；四、石墨烯改性，将GO-PPD加入马来酸酐接枝聚丙烯进行改性，得到接枝改性的功能化氧化石墨烯；五、将接枝改性的功能化氧化石墨烯和聚丙烯混合混制备石墨烯/PP复合材料；六、以石墨烯/PP复合材料为母料制作波纹管。
在步骤二中，将氧化石墨烯和二甲基甲酰胺混合后超声溶解得氧化石墨烯悬浮液，然后加入三乙醇胺和2-溴代异丁酰溴冰浴搅拌24 h，得到的产物洗涤过滤并干燥。
在步骤四中，GO-PPD在母粒中的含量为9.1 wt%。
在步骤五中，接枝改性的功能化氧化石墨烯与聚丙烯的混合比例为0.5:9.5-2:8 。
本发明的有益效果：
通过对石墨烯的各种处理，将得到的接枝改性的功能化氧化石墨烯添加到聚丙烯制备石墨烯-PP复合材料，利用这种复合材料制作的波纹管具有很高的刚度，比普通聚丙烯波纹管的刚度提高40%以上。
附图说明：
图1为接枝改性的功能化氧化石墨烯制备原理图。
具体实施方式：
实施例：制作方法如下
1、石墨烯制备，改进Hummers法化学合成石墨烯。
在干燥的锥形瓶中加入230 mL 98%浓硫酸，低温冷却至0-4 ℃，强力搅拌下加入10 g天然鳞片石墨和5 g硝酸钠的固体混合物，待完全溶解后，分6次加入30 g高锰酸钾，控制温度在10-15 ℃之间搅拌反应2.5 h，溶液呈墨绿色。然后将锥形瓶置于35 ℃的恒温水浴中，继续搅拌反应30 min。反应结束后，搅拌下连续加入一定量的去离子水，控制温度在80-100 ℃之间继续搅拌30 min，用温热的去离子水稀释反应液，再加入5%双氧水，搅拌，时溶液呈金黄色。趁热过滤，用5%盐酸和去离子水充分洗涤棕黄色沉淀物至pH 值≈7，并用 BaCl2溶液检测滤液无SO42-存在。将棕黄色的沉淀物在60 ℃的烘箱中干燥48 h，研磨过筛，得氧化石墨粉末，保存备用。
2、石墨烯的溴化
采用2-溴代异丁酰溴对氧化石墨烯进行处理，得GO-Br。具体操作如下：将氧化石墨烯(0.1 g)和DMF(30 mL，Sigma-Aldrich)置于圆底烧瓶中，超声溶解得氧化石墨烯悬浮液。三乙醇胺（TEA）(2 mL，阿拉丁)和2-溴代异丁酰溴(3 mL，阿拉丁)冰浴搅拌24 h。收集到的产物是用氯仿(615 mL，奥尔德里奇)和去离子水(115 mL)依次洗涤，过滤多孔玻璃漏，然后高真空干燥18 h。
3、石墨烯的胺化
3 g GO经攒拌和超声处理30 min分散在800 mL去离子水中。将GO分散液引入到装有攒拌器、氮气入口和回流冷凝管的1000mLH口圆底烧瓶中。将12 g 对苯二胺（PPD）和18 mL氨水（25-28%）加入到分散液中，在氮气保护下，于室温下揽拌6 h，然后加热到80 ℃继续攒拌3 h。反应后将合成出的材料（GO-PPD）过滤，并用热水和乙醇洗涂除去未反应的试剂。
4、石墨烯改性马来酸酐接枝聚丙烯
将1 g GO-PPD通过超声并搅拌分散在200 mL甲苯溶液中，将10 g MAPP于120 ℃溶解到100 mL甲苯中。然后将GO-PPD分散液加入到MAPP溶液中，在N2保护下，于100 ℃继续搅拌10 h。然后，将混合物缓慢地倒入过量的低温（冰浴）己醇中，并搅拌使复合材料析出。得粉末状的凝结物，于80 ℃烘箱中干燥24 h。根据GO-PPD和MAPP的投料比，可计算出GO-PPD在母粒中的含量为9.1 wt%。为了除去物理吸附的MAPP，得到接枝改性的功能化氧化石墨烯（MAPP-g-GO-PPD）进行进一步研究，一部分母粒在回流条件下用甲苯对其进行提取处理。获得MAPP-g-GO-PPD于80 ℃真空干燥24 h。
5、上述4得到产物作为母料与PP共混制备石墨烯/PP复合材料
一定量的MAPP-g-GO-PPD母料与PP加入到400 mL甲苯溶液，按1比10的比例加入，100 ℃超声搅拌共混，待完全溶解后蒸发溶剂，经乙醇洗涤得到MAPP-g-GO-PPD/PP复合材料，在80℃下真空干燥24 h备用。
6、重复上述步骤，得到足够质量的MAPP-g-GO-PPD/PP复合材料，以MAPP-g-GO-PPD/PP为母料填充到PP中作为波纹管制作的原料。利用双螺杆挤出机熔融共混，研究成型工艺（挤出速率，挤出温度）对其性能的影响，母料加入量 5%-10%，双螺杆挤出机生产模具温度控制在 185-220 ℃，挤出速度 50 cm/min。