一种石墨烯/钼酸铵协同改性PVC复合材料及其制备方法和应用

本发明属于复合材料制备，具体涉及一种石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氯乙烯(pvc)树脂是一种热塑性材料，因其具有高强度、耐腐蚀、成本低和易加工等特点，被广泛应用于包装、军事和建筑等行业。但是pvc树脂热稳定性差，当加工温度高于120℃时，其分子内存在结构缺陷，会使pvc树脂发生降解，导致其性能变差，严重抑制了pvc树脂的应用。

2、为了提高pvc树脂的热稳定性，研究人员目前常用的方法，是在pvc树脂加工过程中加入稳定剂，例如金属皂类、铅盐类和有机锡化合物类热稳定剂，但是其成本高，并且对人体还有毒性。

3、中国专利cn114957882a公开了一种含有高分子量热稳定剂的pvc组合物及其制备方法和应用。其公开的pvc组合物包括pvc树脂，官能团含nh2、nme2或net2的高分子量热稳定剂，无机填料，加工助剂，抗冲改性剂，光稳定剂，润滑剂和钛白粉组分，最终得到了具有一定热稳定性的pvc树脂材料，但是热稳定性能仍然不是十分理想。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料热稳定性好。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料，由包括以下质量份的原料制成：

4、pvc树脂70～120份，石墨粉0.1～3份，增塑剂30～60份和钼酸铵0.001～0.5份。

5、优选的，所述增塑剂包括苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯中的一种或几种。

6、优选的，所述石墨粉的粒径为325～8000目。

7、本发明还提供了上述方案所述石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料的制备方法，包括以下步骤：

8、(1)将pvc树脂、石墨粉和钼酸铵乙醇水溶液混合后依次进行球磨和干燥，得到石墨烯/钼酸铵-pvc混合粉末；

9、所述球磨所用的球磨珠包括小球磨球、中球磨球和大球磨球；所述小球磨球的粒径为1～4mm，所述中球磨球的粒径为4.1～9.0mm，所述大球磨球的粒径为9.1～15.0mm；所述小球磨球和中球磨球的质量比为1～10:5～20；所述中球磨球和大球磨球的质量比为5～20:15～40；

10、(2)将所述石墨烯/钼酸铵-pvc混合粉末和增塑剂混合后依次进行塑化和热压成型，得到石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料。

11、优选的，所述钼酸铵乙醇水溶液包括钼酸铵、无水乙醇和水；所述钼酸铵与水的质量比为0.01～0.5:10～50，所述钼酸铵与水的总质量和无水乙醇的质量比为10～50:40～90。

12、优选的，所述球磨的转速为400～1600r/min，球磨时间为12～48h；所述pvc树脂、石墨粉和钼酸铵乙醇水溶液的总质量与球磨珠的质量比为96～128:40～80。

13、优选的，所述干燥的温度为40～80℃，保温时间为10～24h。

14、优选的，所述塑化的温度为120～160℃，保温时间为6～14min。

15、优选的，所述热压成型的温度为120～160℃，压力为1～4mpa，保温时间为2～10min。

16、本发明还提供了上述方案所述石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料或上述方案所述制备方法得到的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料在热学和物理屏障中的应用。

17、本发明提供了一种石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料，由包括以下质量份的原料制成：pvc树脂70～120份，石墨粉0.1～3份，增塑剂30～60份和钼酸铵0.001～0.5份。本发明提供的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料中，石墨烯与钼酸铵均匀地分布在pvc树脂中，石墨烯和钼酸铵二者协同作用，使得石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料具有热稳定性优异的特点，其t10在253℃以上，t50在307℃以上。

18、本发明还提供了上述方案所述石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料的制备方法。本发明使用球磨法，将石墨粉、钼酸铵和pvc树脂共同球磨，可以在机械剥离石墨烯的同时，将石墨烯包覆在pvc树脂表面，实现石墨烯在pvc树脂中均匀分散，同时钼酸铵均匀分散在pvc树脂中。本发明添加少量的石墨烯/钼酸铵，即可显著提高pvc树脂的热稳定性。本发明提供的制备方法将石墨烯和钼酸铵二者配合起来，协同作用，形成石墨烯/钼酸铵协同改性复合材料，充分发挥了二维材料在热学和物理屏障等方面的作用，同时钼酸铵的添加抑制了pvc树脂热分解的作用。本发明提供的制备方法步骤简单，绿色无污染，具有工业化生产的前景。

19、本发明还提供了上述方案所述石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料或上述方案所述制备方法得到的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料在热学和物理屏障中的应用。本发明将石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料用于热学和物理屏障方面，具有热稳定性好、使用寿命长和成本低等优势。

技术特征：

1.一种石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料，由包括以下质量份的原料制成：

2.根据权利要求1所述的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料，其特征在于，所述增塑剂包括苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料，其特征在于，所述石墨粉的粒径为325～8000目。

4.权利要求1～3任一项所述石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钼酸铵乙醇水溶液包括钼酸铵、无水乙醇和水；所述钼酸铵与水的质量比为0.01～0.5:10～50，所述钼酸铵与水的总质量和无水乙醇的质量比为10～50:40～90。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为400～1600r/min，球磨时间为12～48h；所述pvc树脂、石墨粉和钼酸铵乙醇水溶液的总质量与球磨珠的质量比为96～128:40～80。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～80℃，保温时间为10～24h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述塑化的温度为120～160℃，保温时间为6～14min。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型的温度为120～160℃，压力为1～4mpa，保温时间为2～10min。

10.权利要求1～3任一项所述石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料或权利要求4～9任一项所述制备方法得到的石墨烯/钼酸铵协同改性pvc复合材料在热学和物理屏障中的应用。

技术总结
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯/钼酸铵协同改性PVC复合材料及其制备方法和应用。本发明使用球磨法，将石墨粉、钼酸铵和PVC树脂共同球磨，可以在机械剥离石墨烯的同时，将石墨烯包覆在PVC树脂表面，实现石墨烯在PVC树脂中均匀分散，同时钼酸铵均匀分散在PVC树脂中。本发明添加少量的石墨烯/钼酸铵，即可显著提高PVC树脂的热稳定性。本发明提供的制备方法将石墨烯和钼酸铵二者配合起来，协同作用，形成石墨烯/钼酸铵协同改性PVC复合材料，充分发挥了二维材料在热学和物理屏障等方面的作用，同时钼酸铵的添加抑制了PVC树脂热分解的作用。

技术研发人员：陈国华,李进云,赵立平,洪江彬,黄卫明,方崇卿
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13