[发明专利]一种再生聚乙烯与石墨烯复合导电材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种再生聚乙烯与石墨烯复合导电材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯具有良好的物理机械性能、电性能和化学稳定性，加工性能好，可在80-110℃下长期使用，可制成板材、管材、薄膜、纤维及大小不同的容器等，广泛应用于工业、农业、医药卫生和日常用品行业。

由于聚乙烯的电绝缘性能优异，因此用聚乙烯生产的板材、器材、薄膜带有静电，极大影响了聚乙烯在电子行业的应用，为此人们推出了抗静电聚乙烯材料。

以往的抗静电聚乙烯材料可分为三种：一、加入抗静电剂；二、加入导电炭黑；三、加入各种导电金属粉末。以上三种方法都具有加工方便，不要做大的工艺配方的改变的优点，但也存在固有的缺点。

1、加入抗静电剂：抗静电剂都是一些低分子的有机化合物组成，加入到聚乙烯成型后，析出到制品表面形成抗静电聚乙烯，达到抗静电效果，所以其制品表面和内部的抗静电效果不相同，其次抗静电剂易挥发，影响到制品的使用寿命，由于抗静电剂为小分子有机物，加入量多会造成“喷霜”现象而影响使用。

2、加入导电炭黑：导电炭黑是一种电阻极低的炭黑，加入聚乙烯制成产品后，完全没有加入抗静电剂制品的三大弊病，但产品的综合性能大幅度降低。

3、加入各种导电金属粉末：加入各种导电金属粉末，使制品的物理机械性能，加工工艺性能变差，比重增加，价格较昂贵，因此也影响了它的应用范围。

石墨烯(Graphene)是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称，于2004年问世，其发现者是英国曼彻斯特大学安德烈-海姆教授，2010年获得诺贝尔物理学奖。石墨烯是新一代的透明导电材料，它几乎是完全透明的，厚度仅一个原子层。常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而体积电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯作为一种新兴的碳材料，由于具有较大的比表面积，高导电性和超高机械强度等特点，被认为是最理想的增强材料。将石墨烯与聚合物复合可以提高聚合物的力学性能、电学性能和热稳定性等，得到密度小、强度高、导电性能良好的新型材料。

但是其表面能较大，层与层之间具有较强的π-π共轭作用导致相互吸附，并且不能溶于水和一般有机溶剂中，因此很难与聚合物基体形成有效的相互作用，难以分散，这些问题极大的限制了石墨烯的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙烯与石墨烯复合导电材料及其制备方法。

一种聚乙烯与石墨烯复合导电材料，以重量份计包括：再生聚乙烯100份，增韧剂3-10份，石墨烯微片0.1-10份，分散剂2-18份，相容剂1-10份，抗氧剂0.3-1份，填充剂0.1-25份，其中，所述的改性处理为分散剂喷洒在石墨烯微片表面，在捏合机中95-105℃，搅拌15-30分钟。

作为上述发明的进一步优选，所述的再生聚乙烯为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的混合物，其中优选的比例为低密度聚乙烯85％、高密度聚乙烯10％、线性低密度聚乙烯5％。

作为上述发明的进一步优选，所述的石墨烯微片厚度为2-40nm。

作为上述发明的进一步优选，所述的增韧剂是乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，VA含量5-10％。

作为上述发明的进一步优选，所述的分散剂可以为白油、硅烷、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等中的至少一种。

作为上述发明的进一步优选，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，接枝率大于1％。

作为上述发明的进一步优选，所述的抗氧剂可以为抗氧剂246、300、1010、1035、CA、3114、168、DLTDP中的一种或两种。

作为上述发明的进一步优选，所述的填充剂可以为碳酸钙、沐和粉、滑石粉、硫酸钡、炭黑中的至少一种。优选重量份为5-15份。

上述聚乙烯与石墨烯复合导电材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，首先将石墨烯微片轻轻放入捏合机，喷洒分散剂进行表面处理，然后加入45-55质量份的聚乙烯和抗氧剂混合均匀，混合温度为85-105℃，混合时间为20-60min；混合好的物料加入到双螺杆挤出机，加工温度控制在140℃-225℃进行挤出造粒，即得母粒；