[发明专利]一种功能化石墨烯改性抗静电塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种功能化石墨烯改性抗静电塑料，其组分及含量为：聚氯乙烯塑料基材85份~95份，经过改性具有良好导电性的功能化石墨烯5份~15份。经过改性后的功能化石墨烯不但具有良好的导电性能而且能够与塑料基材溶合充分，使得功能化石墨烯在塑料基材中可以均匀分布，并可以和塑料高分子形成网状结构，在保留塑料各项机械性能的基础上，具有良好的抗静电性能，其体积电阻小于10⁶Ω.cm，如此便可确保出现静电时，能够及时通过塑料表面释放，避免出现静电问题引发的一些事故，提高生命财产的安全性。

技术领域

本发明涉及一种改性抗静电塑料，具体涉及一种功能化石墨烯改性抗静电塑料及其制备方法。

背景技术

静电是集中在绝缘材料表面的一种充电积蓄现象，源于摩擦生电、接触生电或感应生电。对绝缘体来说，其充电是局部的，但却使塑料制品因带电而带来一系列的危害。除了使制件本身易于吸尘、吸附脏物、在加工和使用中对人产生电击等现象外，甚至由于静电放电产生火花而导致爆炸等严重事故。近年来，随着高分子材料应用领域的扩大，以及电子制品等的大量发展与普及，由静电而引起的噪音或使集成电路部分破损等问题也日趋严重。因此，塑料的防静电问题也日益引起人们的重视。美国每年因静电放电造成的损失就达一百亿美元，我国也发生过由于静电引起的事故；在许多使用塑料的场合，研究其防静电问题都是至关重要的。

抗静电塑料在当前是作为整个导电塑料的范畴而加以研究的，导电塑料大致可以分为抗静电、半导体和导电三类。要解决塑料制件的抗静电问题，目前主要是采用添加导电填料以生产复合型导电塑料及添加抗静电剂以降低塑料制件的绝缘电阻两类方法，但是效果不是很明显，仍然存在静电问题。

石墨烯是一种二维材料，具有较高的导电性能和表面积，是电化学领域中理想的电器材料。在高分子材料中加入石墨烯，因为石墨烯具有良好的导电性能，使得经过石墨烯改性处理的高分子材料也具有良好的导电性能。经过石墨烯改性处理的高分子材料的电导性能取决于石墨烯和高分子材料融合的均匀程度。现有的工艺制备得到的石墨烯粉末在堆积密度和官能团含量上都很难与高分子粒子充分融合，石墨烯在高分子中分布不均匀，使得改性后的高分子材料的导电性能不是很理想。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种利用功能化石墨烯改性塑料可以调高塑料的导电率进而提高材料的抗静电性能。

本发明所采用的技术方案如下：一种功能化石墨烯改性抗静电塑料，其组分及含量为：聚氯乙烯塑料基材85份~95份，经过改性具有良好导电性的功能化石墨烯5份~15份。

一种功能化石墨烯改性抗静电塑料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备氧化石墨烯

将98%浓硫酸和85%浓磷酸按质量比为2:1混合得混合酸溶液中，向混合酸溶液中加入石墨，其中石墨的质量和混合酸溶液的体积比为2g~5g:120ml~590ml；在冰水浴中搅拌均匀，在慢慢得向石墨与混合酸的混合溶液中加入高锰酸钾，加热至85℃进行氧化处理1h，随后除去高锰酸钾，抽滤，洗涤滤物、干燥，得到氧化石墨烯，其中石墨与高锰酸钾的质量比为1:4~1:6；

（2）制备石墨烯

将步骤（1）中制备的氧化石墨烯置于管式炉中，高温或者氮气保护下1000℃还原得到石墨烯；

（3）制备功能化石墨烯

将步骤（2）中制备的石墨烯在浓度为10～30%的硝酸中超声2h，得到酸化后的石墨烯；将该酸化后的石墨烯烘干后加入到十八烷基胺的乙醇和水溶液中，其中乙醇和水的体积比例为1:9～1:1，石墨烯与十八烷基胺的质量比为1:5~1:1，油浴80℃搅拌120h，抽滤，清洗，低温烘干，得具有良好导电性能的功能化石墨烯；

（4）制备聚氯乙烯塑料基材溶液