[发明专利]一种石墨烯改性聚丙烯母粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性聚丙烯母粒及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有无毒、无味、密度小、优良抗吸湿性、优良抗酸碱腐蚀性、优良抗溶解性等优点，作为一种常用工程塑料被广泛应用于汽车工业、家用电器、管材、机械零件制作等方面。但是聚丙烯也有两个比较大的缺点，强度不够、导热性能一般，在使用过程中容易积累大量热量既影响使用寿命，又限制了其应用范围。

随着微电子集成技术的高速发展，原件放热迅速提高。此时急需具有高可靠性、高散热性的导热绝缘高分子复合材料代替传统热界面和封装材料。在填充型导热绝缘高分子中，热导率取决于高分子和导热填料协同作用。当导热填料在体系内形成了类似网状或链状结构形态（即形成导热网链）时，导热率将急剧增加。

石墨烯其结构上是一个二维材料，本身具有高导热率，对于形成导热网链具有重要意义，由于其形成的导热网链是三维网络结构，一方面可以有效的强化传热，另一方面由于其各相上分布是立体网状结构，因此可以降低因热流方向不同而造成的影响。同时也可以提高高分子材料的物理强度等性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性聚丙烯母粒及其制备方法。

一种石墨烯改性聚丙烯母粒，以重量份计包括：聚丙烯粒子100份，石墨烯干粉0.01-5份，抗氧剂0.01～1份，增塑剂0.1～10份，光稳定剂1～10份，润滑剂1～10份，填料0～40份。

作为上述发明的进一步优选，所述的聚丙烯粒子为均聚聚丙烯，等规度为60％～95％，分子量为10～30万，粒度要求为100目～5目。

作为上述发明的进一步优选，所述的石墨烯干粉厚度为0.5～2nm。

作为上述发明的进一步优选，所述的抗氧剂可以为2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、二苯胺、3,5-叔丁基-4-羟基苯基硫醚、对苯二胺或二氢喹啉中的一种。

作为上述发明的进一步优选，所述的增塑剂可以为对苯二甲酸甲酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三己酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯或乙酰柠檬酸三乙酯中的一种。

作为上述发明的进一步优选，所述的光稳定剂可以为羟基二苯甲酮、羟基苯并三唑或水杨酸中的一种。

作为上述发明的进一步优选，所述的润滑剂可以为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或硬脂酸镁等中的一种。

作为上述发明的进一步优选，所述的填料可以为碳酸钙、滑石粉、硫酸钡、二氧化硅、炭黑或硫酸钙中的一种。

上述石墨烯改性聚丙烯粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，对聚丙烯粒子经过带有静电的石墨烯干粉喷涂改性，静电输出电压为10～25KV，静电输出电流为5～15μA，出粉量为2～10g/min；

步骤2，将步骤1所得高密度聚乙烯粒子与抗氧剂、增塑剂、光稳定剂、份润滑剂和填料加入高速混合机混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，其中混合温度为100～150℃，混合时间为5～20min，烘干温度为100～120℃，烘干时间为10～24h；

步骤3，将步骤2所得物料送入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过模头挤出造粒后，得到石墨烯改性聚丙烯母粒，其中，双螺杆挤出机长径比为30:1～70:1，双螺杆温度设置为140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃，挤出机转速为10～50rpm。

本发明将石墨烯通过静电涂布机喷嘴，使石墨烯粉末带负电，喷涂于搅拌中的带正电（且接地）高分子材料上。由于是使用静电喷涂，石墨烯粉末与高分子材料均带电荷，可以控制石墨烯在高分子材料表面的喷涂厚度小于20nm。不会出现局部不均匀的现象。同时由于石墨烯材料与高分子材料，通过同时静电方式结合，使两者结合十分紧密，形成了特殊的结构。相较于普通的高速搅拌机混合，容易保持石墨烯对高分子材料的包覆结构，在挤出制粒后结构也能保持，因而产生了特殊的导热性能与相对较好的力学性能。

本发明的聚丙烯烯材料不仅导热性能得到了大幅提高，同时其力学性能也有一定幅度提升。而传统的导热改性高分子材料，在提高导热率之后，往往因为导热填料的加入影响和降低其机械性能。

具体实施方式

实施例1

以重量份计，将2份厚度为1～2nm的石墨烯干粉放置于静电喷涂机中，设定静电输出电压为10KV、静电输出电流为5μA、出粉量控制在4g/min，将石墨烯干粉喷涂于100份等规度为60％，分子量为10～30万，粒度为10～15目的均聚聚丙烯粒子上。