[发明专利]一种高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性聚丙烯，具体涉及一种高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯，属于高分子材料技术领域。该改性聚丙烯材料包括以下按重量份数计的组分：均聚聚丙烯：38～51份，石墨烯：15～20份，无碱玻璃纤维：28～32份，酶解木质素：2‑4份，相容剂：5～8份，抗氧剂：0.5‑2份，润滑剂：0.5～1.0份，偶联剂：0.1‑0.2份。本发明以均聚聚丙烯为载体，加入高强度玻璃纤维无机物，再引入导电介质双层石墨烯，然后加入酶解木质素制得高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯。本发明的高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯与普通聚丙烯相比，拉伸强度、弯曲强度高，不易断裂，刚性佳，耐腐蚀，抗老化，并且兼具导电的特性。

技术领域

本发明涉及一种改性聚丙烯，具体涉及一种高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯，属于高分子材料技术领域。

技术背景

聚丙烯PP是五大通用塑料之一，具有密度小、易加工、耐化学腐蚀、电绝缘性好等优良特性，适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件，常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。然而聚丙烯也有成型收缩率大、对缺口十分敏感、低温易开裂抗冲击性能差等缺点，限制了其使用范围。

为了扩大材料的应用范围，尤其是获得更高拉伸性能、冲击性能、弯曲性能等机械性能的聚丙烯材料，通常会对材料作出一些改性措施，其中共混改性是一种简单而有效的改性方法，可以改进聚合物的耐低温冲击性、着色性、抗静电性等，具有操作简单、生产周期短、适合批量生产等优点。一般会在聚丙烯材料中添加玻璃纤维等增强材料，玻璃纤维增强聚丙烯作为一种通用热塑性增强复合材料，因具有弹性模量高、强度高、尺寸稳定、热变形温度高、电性能优良、价格低廉等优势而备受人们关注。但是玻璃纤维与聚丙烯由于自身极性的差异，导致二者界面结合力较差，性能达不到使用要求。一般的玻璃纤维增强聚丙烯材料在冲击强度上表现出很大缺陷，而且仅采用玻璃纤维增强聚丙烯，无法改变聚丙烯材料的绝缘材质，在现实应用中也受到了限制。

现有的增强聚丙烯材料技术是用石墨烯/玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，得到的石墨烯/玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有良好的力学性能、加工性能和热稳定性。但由于聚丙烯本身尺寸稳定性小，刚性差，加入的石墨烯含量较少，会在使用过程中收到阻力，导致翘曲变形，刚性不足，在实际应用领域还有着极大限制。而且由于聚丙烯材料在制件注塑过程中的取向程度和内应力，制件在装配和使用过程中受到扭矩力和阻尼，降低其强度，缩短其使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯，包括以下按重量份数计的组分：均聚聚丙烯：38～51份，石墨烯：15～20份，无碱玻璃纤维：28～32份，酶解木质素：2-4份，相容剂：5～8份，抗氧剂：0.5-2份，润滑剂：0.5～1.0份，偶联剂：0.1-0.2份。

本发明以均聚聚丙烯为载体，加入高强度玻璃纤维无机物，再引入导电介质双层石墨烯，然后加入酶解木质素制得高强度高刚性石墨烯改性聚丙烯。与普通聚丙烯相比，拉伸强度、弯曲强度高，不易断裂，刚性佳，弯曲模量可达7200MPa，耐腐蚀，抗老化，并且兼具导电的特性，导电数量级(表面电阻)达到103Ohms/sq以下趋于稳定。

本发明中，通过加入无碱玻璃纤维、石墨烯、酶解木质素，能组成三者的复配体系，使得到的均聚聚丙烯材料在性能上有进一步增强，同时有更好的兼容性。

木质素是一类天然难以分解的复杂化合物，是植物的主要组成之一。在自然界中木质素的分解主要靠真菌完成，由真菌分泌胞外和胞内的酶可以将其中纤维素和半纤维素转化为单糖，并可进一步发酵成酒精或生产蛋白饲料等其它高附加值产品，这里剩余的酶解渣就是酶解木质素。酶解木质素含有大量苯丙烷结构骨架，与聚丙烯具有一定的相容性，并且含有大量的酚羟基，能够提高聚丙烯材料的抗紫外线耐候性，同时制得的符合材料具有强度高、韧性好、绿色环保等优点。