[发明专利]石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂的制备方法

说明书

本申请公开了石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂的制备方法，包括改性石墨烯/纳米二氧化硅的制备步骤，所述改性石墨烯/纳米二氧化硅的制备步骤将1000份去离子水、2～15份石墨烯、1～8份乳化剂、1～5份硅烷偶联剂、15～50份纳米二氧化硅混合在容器中，升温至55～80℃，将容器放入超声波处理器中，在500～1000W下处理3～7h，取出容器，将容器中的液体倒入微波反应器中，在500～1000W下处理2～5h，即得改性石墨烯/纳米二氧化硅；本方法得到的改性石墨烯/二氧化硅与氯乙烯经水相微悬浮聚合制得的石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂颗粒更细，提高了树脂的热稳定性和制品的力学性能。

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一种石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂的制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是全球五大通用塑料之一，具有良好的力学性能、电性能、阻燃性、耐化学腐蚀性且价格低廉，但其热稳定性差，限制了其在室外、高温耐候环境下的应用。石墨烯以其独特的二维片层结构，优异的物理力学性能引起人们的广泛关注，利用石墨烯等纳米材料的优异的特性赋予聚氯乙烯以优异的性能，成为聚氯乙烯进入高端应用领域的主要手段之一。

CN201410398985.8报道了一种石墨烯/纳米碳酸钙/氯乙烯三元共聚树脂原位悬浮聚合法，具体为：利用机械超声分散石墨烯/纳米碳酸钙制得石墨烯/纳米碳酸钙微乳液，将该微乳液加入到氯乙烯悬浮聚合体系中聚合反应，得到原位悬浮聚合的石墨烯/纳米碳酸钙/氯乙烯树脂，但该法所制得的树脂粒径分布宽，易产生粗料，不利于后期的加工应用。

CN201410406955.7报道了一种石墨烯/聚氯乙烯原位聚合方法，利用超声和微乳分散剂制得石墨烯微乳液，氯乙烯和石墨烯微乳液经原位悬浮聚合制得石墨烯/聚氯乙烯树脂。

赵永禄、韩和良等报导了“石墨烯/PVC原位聚合树脂的开发”(聚氯乙烯，2015,43(9)，24～29)，石墨烯(氧化石墨烯，化学法)负载纳米碳酸钙经原位聚合制得石墨烯/PVC原位聚合树脂，但该法所用的石墨烯为氧化石墨烯，还需加入水合肼等剧毒化合物，对环境污染大、原料成本高，且所得树脂生物毒性不明。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯的水相微悬浮聚合方法。为了克服石墨烯用量大、价格昂贵，本发明采用价格适中的多层石墨烯为原料经化学、超声、微波等预处理后制得改性石墨烯/纳米二氧化硅，经水、复合乳化剂、氯乙烯在引发剂的作用下，经水相微悬浮聚合制得石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂。改善了石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂的粒径分布，热稳定性和制品的力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂的水相微悬浮聚合方法，包括以下步骤，

步骤1、改性石墨烯/纳米二氧化硅的制备：

将1000份去离子水、2～15份石墨烯、1～8份乳化剂、1～5份硅烷偶联剂、15～50份纳米二氧化硅混合在容器中，升温至55～80℃，将容器放入超声波处理器中，在500～1000W下处理3～7h，取出容器(容器可以是烧杯等器皿)，将容器中的液体倒入微波反应器中，在500～1000W下处理2～5h，即得改性石墨烯/纳米二氧化硅；

步骤2、聚合：

于不锈钢聚合釜中，加入去离子水10000份、复合乳化剂6份、pH调节剂0.5份、扩链剂0.1～0.3份，步骤1中制得的改性石墨烯/纳米二氧化硅1022～1078份及引发剂10～15份混合，关闭釜盖，排氮3次，抽真空至-0.98MPa，加入氯乙烯5000份，室温(10～25℃)下高速(300转/min)搅拌30min，然后调至180转/min，升温至57℃反应2.5～4h，反应结束，加入终止剂，浆料离心，取固体干燥得石墨烯/纳米二氧化硅/聚氯乙烯树脂。