[发明专利]一种抗静电的改性塑料的制备方法

说明书

一种抗静电的改性塑料的制备方法，涉及抗静电型塑料的生产技术领域。将有机硅改性正硅酸乙酯预缩合前驱体以喷雾方式加入高速搅拌的石墨稀微片与碳纳米管的混合体系中，然后再与塑料粒子充分混合，再经挤出造粒，得到协同抗静电改性塑料。本发明解决了石墨稀微片与碳纳米管的聚集难题，OM‑SiO₂P中有机基团的引入，可以赋予纳米碳材与塑料基体的界面结合力，实现了达到抗静电性能指标时需要的填充量低的目标，得到的纳米复合材料还具有理想的力学、热力学以及耐磨性能。

技术领域

本发明涉及抗静电型塑料的生产技术领域。

背景技术

塑料在人们日常生活与生产中占据重要的地位，具有较高的电阻率和良好的绝缘性，通常作为绝缘材料被广泛使用，但是塑料在生产、运输和使用过程中容易产生静电，造成吸尘、电击甚至爆炸等恶性事件。因此，塑料的抗静电技术需求越来越大，而许多碳材由于其高导电性，常常被用来作为塑料抗静电改性添加剂。

石墨烯具有优异的电、热以及机械性能，是现今最理想的二维纳米材料，有望应用于储氢设备、太阳能电池及锂电池的电极材料的制备，生物传感器以及工程塑料等领域。碳纳米管(CNTs)作为一种准一维碳纳米材料自1991年被Lijima 首次发现并报道以后，由于其独特的结构和优异的性能迅速成为了纳米材料领域的研究热点。

近年来，大量研究报道了将石墨烯和 CNTs分别与聚合物复合制备高性能导电聚合物基纳米复合材料，并取得了可喜的研究进展。完整的石墨烯具有高电子迁移率[2×10⁵cm²/(V·S)]，而CNTs是由石墨烯卷曲而成的，所以与石墨烯一样具有良好的导电性能。由于二维的石墨烯和一维的碳纳米管的复合结构具有大的比表面及三维网格结构，更有利于电子的转移，二者的共同加入必然会更有效地在聚合物基体内构筑导电网络结构，进而降低其导电阈值。

然而，无论是石墨烯还是CNTs，一方面由于它们特有的小尺寸效应和表面效应，以及自身强的范德华作用力使得它们极易发生团聚，导致在基体中分散不均匀；另一方面，石墨烯和CNTs的表面具有较强的疏水性和化学惰性，导致他们与聚合物基体的相容性差，复合材料的界面结合强度低。这不仅不能发挥纳米填料的特性，反而会降低聚合物基体的性能。所以，如何促进石墨烯和CNTs在聚合物基体中的分散、改善其与聚合物基体之间的界面结合是当前制备高性能聚合物/石墨烯/(CNTs)纳米复合材料的瓶颈问题。

专利文献CN201510181084公开的技术方案中，是一种含多维纳米材料的导电聚碳酸酯基粒料，采用导电炭黑/碳纳米管/石墨烯作为导电材料，添加无机助分散剂来帮助其在聚碳酸酯中的分散。但其效果不如使用有机-无机复合分散剂的分散效果好，而且需要填充高含量的碳纳米材料，不易混合均匀。

专利文献CN200510046681.6公开的技术方案中，是一种石墨烯碳纳米管杂化的聚合物复合材料以及其制造方法，采用的是氧化石墨烯与氧化碳纳米管添加到聚合物机体中，通过溶液共混或者机械共混的方法制备出石墨烯碳纳米管杂化的聚合物复合材料。但是采用功能化的氧化石墨烯和氧化碳纳米管，在功能化的过程中可能会破坏原有结构，使其导电性能下降，并且价格提高。

发明内容

针对碳纳米管与石墨烯易团聚以及与塑料界面粘合力差的问题，本发明提供一种抗静电的改性塑料的制备方法。

本发明技术方案是：将有机硅改性正硅酸乙酯预缩合前驱体（OM-SiO₂P）以喷雾方式加入高速搅拌的石墨稀微片与碳纳米管的混合体系中，然后再与塑料粒子充分混合，再经挤出造粒，得到协同抗静电改性塑料。