[发明专利]一种石墨烯改性的聚丙烯耐刮擦材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯改性的聚丙烯耐刮擦材料及其制备方法。该材料含有聚丙烯、石墨烯、硫酸钡、抗氧剂、润滑剂和分散剂。其中，聚丙烯、石墨烯和分散剂的添加分数分别为80‑97％，0.1‑2％和0.3‑1.0％。该材料的制备方法是将上述原料混合，挤出，切粒即可获得。本发明的方法在不影响聚丙烯性能的同时，可以获得石墨烯在聚丙烯中的良好分散，并在五指划痕和网格刮擦测试中表现出优异的耐刮擦性能。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯改性的聚丙烯耐刮擦材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)具有无毒、低气味、成本低、耐化学腐蚀、机械性能好等优点在家电、汽车、电子、军工等领域具有非常广泛的应用。在家电领域，聚丙烯在家电产品的外观件上有着很多应用，但是由于其耐刮擦较差，经过短时间的使用，就会导致其表面出现划痕，大大降低了消费者的消费体验。聚丙烯材料在汽车的内外饰领域的使用，也存在类似的问题。因此，提高聚丙烯材料的耐刮擦性能，对于提高消费体验和拓展聚丙烯材料的应用领域有着重要的意义。

石墨烯作为一种二维材料，自从2004年被制备出来后，对其以及其在聚合物中的应用已有了非常广泛的研究。一般而言，二维材料引入到聚合物物中可以有效的提高聚合物耐热性和强度。中国专利CN201711414989.0公开了一种氧化石墨烯聚丙烯塑料及其制备方法，氧化石墨烯的加入提高了聚丙烯塑料的耐热性和强度。中国专利CN201711346394.6利用石墨烯增强的原理，将石墨烯用于改性聚丙烯微发泡复合材料中，可以有效的提升聚丙烯的熔体强度和力学性能，所获得的发泡复合材料具有密度小和质量轻的特点，能够更好的适应汽车轻量化的制件要求。石墨烯除了对聚合物基体的力学性能有所提升外，还具有较好的功能性。中国专利CN201710544618.8中即以聚丙烯作为基体树脂，配合石墨烯和炭黑制备了聚丙烯色母粒。中国专利CN201710200000.X公开了一种石墨烯增强阻燃聚丙烯材料及其制备方法，选择聚丙烯作为树脂基体，以胶囊化的聚磷酸铵和改性氧化石墨烯作为阻燃剂，由于石墨烯具有良好的阻隔作用，进而有效提升其阻燃效果。同时，石墨烯的引入还可以显著提升材料的力学性能。中国专利CN201611256596.7公开了一种石墨烯微片抗静电聚丙烯的制备方法，可应用于汽车内饰件等领域，具有良好的抗静电和防灰尘的特性。

现阶段，关于石墨烯在聚合物耐磨或耐刮擦的相关专利较少。中国专利CN1201611157553.3中公开了一种洗衣机内筒用耐磨抗振聚丙烯复合材料及其制备方法，其中使用到了氧化石墨烯，但是其配方中主要是通过乙烯-三幅率乙烯共聚物提升耐磨性，氧化石墨烯在其中起到的辅助提升的作用。中国专利CN201110313859.4中公开了一种含石墨烯的增强耐磨材料组合物。其首先利用偶联剂在溶剂中对石墨烯进行改性，然后再与聚烯烃在密炼机中熔融共混。该专利石墨烯的处理需使用大量溶剂，同时，密炼机长时间的共混一方面无法满足大量的工业化制备生产，另一方面，尽管长时间密炼可能会获得良好的分散，但是不利于聚合物相关性能的保持，可能会存在热老化降解等问题。

很多专利在获得提升耐磨或耐刮擦性的同时，还涉及到一些功能化，因此尽管在配方中引入石墨烯，但是往往是提升体系的其他功能性。中国专利CN201610365933.X中公开了一种耐磨塑料片材的制备方法，先在模具中制备聚苯乙烯基体，然后将含有PP、PE、硬脂锌、豆油磷酸酯、石墨烯、聚对苯二甲醇、丁二酰肼等多组分的复合物浇筑于其上，从而获得耐磨层。这种耐磨层较好，但是在实际汽车、家电的应用中，主要以注塑的方式为主，这就意味着需要额外增加工序，所以实际的应用较为困难。中国专利CN201610686882.0中公开了一种耐磨抗静电BOPP薄膜，其中也涉及到石墨烯的使用，但是该专利中提到石墨烯为三维石墨烯，其引入主要是起到抗静电的作用。而且其配方中有专门的耐磨粉用来改善耐磨性。中国专利CN201711107521中公开了一种耐磨驱虫聚丙烯薄膜，其中也涉及到石墨烯的使用，但是专利中提到石墨烯的加入主要是增加气体或液体在渗透过程中的流程，起到高阻隔保护的作用。