一种改性塑料及其制备方法与流程

本发明涉及塑料，具体涉及一种改性塑料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯具有质优价廉、原料来源丰富、力学性能好、密度小、化学稳定性好等优点，在化工、建筑、汽车、纺织、医疗、家电等领域有着广泛的应用。但聚丙烯属于高绝缘的易燃材料，其制品在使用中易积聚大量静电导致火花放电而引发燃爆灾害事故；同时聚丙烯遇到明火时，极易被点燃，并迅速燃烧造成火灾，这些问题都大大限制了聚丙烯在电子、医疗和化工等领域的应用。

2、随着安全生产的需要，聚丙烯材料同时具有阻燃和抗静电的需求越来越大。但对聚丙烯而言，阻燃和抗静电是两个相对独立的过程，传统的赋予塑料抗静电阻燃性能的方法是通过添加导电剂和阻燃剂来实现。阻燃剂一般是绝缘的，导电剂包括金属粉、炭黑，碳纤维等。金属粉的导电性好，但密度大，不符合塑料制品轻量化的要求。传统的碳系导电填料，导电性不好，往往需要较大的添加量才能使材料具有抗静电性能，然而填料使用量过高又容易造成材料力学性能下降明显。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种改性塑料及其制备方法，该改性塑料的力学性能得到了明显提高，导电性能也明显提高，同时，具有密度低的特点，适合于高强抗静电工程塑料。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种改性塑料的制备方法，将膨润土经过碱预处理后，经过氧化石墨烯包覆后进行水合肼还原，制得石墨烯包覆膨润土，与熔融聚丙烯混合插层，制得改性塑料。

4、作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：

5、s1.膨润土的预处理：将膨润土加入碱液中，浸泡，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的膨润土；

6、s2.石墨烯包覆：将氧化石墨烯溶于水中，加入步骤s1中制得的预处理的膨润土，搅拌混合均匀，过滤，加入水中，加入水合肼和氨水，加热搅拌反应，制得石墨烯包覆膨润土；

7、s3.聚丙烯插层：将聚丙烯加热至熔融，加入步骤s2制得的石墨烯包覆膨润土，搅拌混合均匀，挤出造粒，制得改性塑料。

8、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述膨润土和碱液的固液比为1:5-10g/ml，所述碱液为5-10wt％的naoh或koh溶液。

9、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述浸泡的时间为0.5-1h。

10、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述氧化石墨烯、预处理的膨润土、水合肼、氨水的质量比为10-12:7-10:1-2:1-2，所述氨水的浓度为15-20wt％。

11、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述加热搅拌反应的温度为70-80℃，时间为2-3h。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述熔融温度为160-180℃，所述聚丙烯和石墨烯包覆膨润土的质量比为10-12:3-4。

13、作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：

14、s1.膨润土的预处理：将膨润土加入5-10wt％的naoh或koh溶液中，所述膨润土和5-10wt％的naoh或koh溶液的固液比为1:5-10g/ml，浸泡0.5-1h，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的膨润土；

15、s2.石墨烯包覆：将10-12重量份氧化石墨烯溶于100重量份水中，加入7-10重量份步骤s1中制得的预处理的膨润土，搅拌混合均匀，过滤，加入水中，加入1-2重量份水合肼和1-2重量份15-20wt％的氨水，加热至70-80℃，搅拌反应2-3h，制得石墨烯包覆膨润土；

16、s3.聚丙烯插层：将10-12重量份聚丙烯加热至160-180℃，加入3-4重量份步骤s2制得的石墨烯包覆膨润土，搅拌混合均匀，挤出造粒，制得改性塑料。

17、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的改性塑料。

18、本发明进一步保护一种上述的改性塑料在高强抗静电工程塑料中的应用。

19、本发明具有如下有益效果：膨润土为层状硅酸盐结构，通过预处理后，表面形成大量的羟基，能够与氧化石墨烯的羟基形成氢键从而使得氧化石墨烯稳定的包覆在预处理的膨润土表面，经过水合肼还原后，制得的石墨烯包覆膨润土，仍然为片层结构，与熔融聚丙烯混合，将聚丙烯聚合物加热至高于其软化温度，在静止条件或剪切力作用下直接插层进入了该石墨烯包覆膨润土无机片层间，从而形成纳米复合改性塑料，该塑料的力学性能得到了明显提高，导电性能也明显提高，同时，具有密度低的特点，适合于高强抗静电工程塑料。

技术特征：

1.一种改性塑料的制备方法，其特征在于，将膨润土经过碱预处理后，经过氧化石墨烯包覆后进行水合肼还原，制得石墨烯包覆膨润土，与熔融聚丙烯混合插层，制得改性塑料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述膨润土和碱液的固液比为1:5-10g/ml，所述碱液为5-10wt％的naoh或koh溶液。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述浸泡的时间为0.5-1h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述氧化石墨烯、预处理的膨润土、水合肼、氨水的质量比为10-12:7-10:1-2:1-2，所述氨水的浓度为15-20wt％。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述加热搅拌反应的温度为70-80℃，时间为2-3h。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述熔融温度为160-180℃，所述聚丙烯和石墨烯包覆膨润土的质量比为10-12:3-4。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的改性塑料。

10.一种如权利要求9所述的改性塑料在高强抗静电工程塑料中的应用。

技术总结
本发明提出了一种改性塑料及其制备方法，属于塑料技术领域。将膨润土经过碱预处理后，经过氧化石墨烯包覆后进行水合肼还原，制得石墨烯包覆膨润土，与熔融聚丙烯混合插层，制得改性塑料。该改性塑料的力学性能得到了明显提高，导电性能也明显提高，同时，具有密度低的特点，适合于高强抗静电工程塑料。

技术研发人员：姜程东
受保护的技术使用者：上海廉藤实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13