[发明专利]本体原位聚合制备EVA/石墨烯复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种本体原位聚合制备EVA/石墨烯复合材料的方法。

背景技术

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA），是一种由乙烯和醋酸乙烯酯（VAc）两种单体共聚而成的高支化度的无规共聚物。EVA是最主要的乙烯衍生共聚物之一，根据共聚物中VAc的含量不同可分为EVA树脂、EVA弹性体及EVA乳液三大类。EVA具有优良的弹性、柔韧性、耐冲击性、填料相容性和热密封性，且具有良好的耐应力开裂性、耐低温性、化学稳定性及无毒等特点，使其广泛地应用于薄膜制品、发泡材料、电线电缆、制鞋、光伏电池封装胶膜以及热熔胶等领域。

随着纳米科学技术的飞速发展，许多无机纳米材料被赋予了独特的性能，利用其对聚合物进行改性，可显著改善材料强度、韧性、热稳定性等性能，拓宽材料在各领域的应用。

石墨烯是一种力学、电学性能都很优异的无机纳米材料，它在常温下的杨氏模量高达1.0TPa，断裂强度高达130GPa，导热系数高达5300W/m·K，电子迁移率超过1500cm²/V·s，电阻率约为10^-8Ω·m，这些特殊的性能使其成为聚合物改性的理想纳米级填充料。研究证明，当石墨烯在聚合物基材中均匀分散后，将可以大幅度提高聚合物基材的力学、电学和热学性能。

目前，有关EVA/石墨烯复合材料的制备方法多数采用共混的方法。温鹏等将乙烯-醋酸乙烯共聚物、石墨烯粉、白油、抗氧化剂、硬脂酸锌通过混合，塑化，造粒，脱水，干燥，制备了一种电缆用含石墨烯的聚烯烃高半导电屏蔽料（见公开号为CN103739929 A的中国发明专利申请）。邢研等将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的四氢呋喃溶液滴加到氧化石墨烯的四氢呋喃分散液中，混合得到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与氧化石墨烯的复合材料，除去溶剂，加入硫化剂，在双辊上进一步混合均匀，在170℃下模压硫化成型，得到一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/氧化石墨烯复合材料（见公开号CN102532673 B的中国发明专利申请）。许达将预先分散在氯仿溶液中的石墨烯悬浮液加入到EVA的氯仿溶液中，在机械搅拌和超声的共同作用下，制备得到EVA/石墨烯复合材料（许达.石墨烯及其聚烯烃复合材料的制备与性能研究[D].哈尔滨理工大学硕士学位论文.2012.）。郑玉婴采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带，利用硅烷偶联剂KH-570对其进行改性得到功能化氧化石墨烯纳米带，以EVA树脂为基体，通过溶液涂覆成膜工艺获得功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜（郑玉婴.功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征[J].材料工程,2015,(43)2,96-102.）。郑玉婴等还将该功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜申请了发明专利（见公开号CN104212053 A的中国发明专利申请）。肖淑娟等将石墨烯的二甲苯溶液加入到EVA的二甲苯溶液中，机械搅拌及超声震荡，得到EVA/石墨烯复合材料（肖淑娟,于守武,谭小耀.EVA/石墨烯复合材料的制备及性能研究[J].化学世界,2015,8,501-505.）。一般而言，采用溶液共混法，在制备工艺过程中需要用到大量的溶剂，环境污染较严重，且工艺能耗高，反应过程长，收率较低，几乎无法实现工业化；采用熔融共混法，石墨烯难以达到纳米尺度的分散。而胡圣飞将EVA、石墨以及其他助剂经双螺杆挤出切粒，得到EVA/石墨小粒子，然后利用爆破剥离法制备树脂/石墨烯导电塑料发泡母料，再经双螺杆挤出脱泡得到树脂/石墨烯导电塑料母料（见公开号为CN 104592620 A的中国发明专利申请），但目前爆破理论还未成熟，在制备过程中可能会因爆破技术控制不合理而造成一些危害。

迄今为止，未见采用本体原位聚合法制备EVA/石墨烯复合材料的报道，综上可见，利用石墨烯原位改性EVA材料可为EVA/石墨烯复合材料开辟了一条新的路径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足与缺陷，提供一种本体原位聚合制备EVA/石墨烯复合材料的方法。本发明通过原位聚合方式可使石墨烯在EVA基底材料中分散均匀，保持其纳米特性，从而获得性能优异的EVA/石墨烯复合材料。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种本体原位聚合制备EVA/石墨烯复合材料的方法，具体步骤为：

（1）将乙烯、醋酸乙烯酯、石墨烯、引发剂及分子量调节剂，按配比经压缩机加入聚合釜中，于200~220℃和150~180MPa压力下进行聚合反应；（2）反应结束后，聚合物经分离、挤出、切粒、干燥得EVA/石墨烯复合材料。