[发明专利]石墨烯改性超高分子量聚乙烯及其制备方法

说明书

本发明公开了石墨烯改性超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法。该石墨烯改性超高分子量聚乙烯复合材料包括：40～80份的超高分子量聚乙烯、1～30份的石墨烯、1～20份的第二填料、10～20份的流动改性剂、0.1～1份的表面改性剂、1～5份的成核剂、0.1～1份的抗氧剂。该复合材料通过采用石墨烯等填料对超高分子量聚乙烯进行改性，可以显著提高复合材料的热传导能力、耐高温性能和耐磨损性能，且该复合材料的制备方法简单、可实现连续生产。

技术领域

本发明涉及碳纳米复合材料技术领域，具体而言，本发明涉及石墨烯改性超高分子量聚乙烯及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(简称UHMWPE)是一种分子量大于150万的无支链线性聚乙烯，具有优异的综合性能热塑性工程塑料。超高分子量聚乙烯具有硬度低、弹性模量小、极高耐摩擦性、耐腐蚀性和良好自润滑性等优异性能，在高性能纤维、轻质复合材料、航空航天、防御装备等方面具有极大的优势和重要作用。但由于其具有较长的分子链结构，熔融分子链之间容易发生缠结，熔体粘度高对热剪切不敏感，容易造成熔体破裂、不耐高温、导热性能较差，容易磨擦生热对材料力学性能产生影响、流动性差、加工困难等劣势。为满足超高分子量聚乙烯在其他领域的应用，需要对其进行改性。

专利CN103450537A提供一种超高分子量聚乙烯/石墨烯抗静电复合材料的制备方法，将超高分子量聚乙烯与石墨烯粉末高速搅拌混合，将混合颗粒再180～240℃下预热5～10分钟后在10MPa压力下热压30分钟，制得超高分子量聚乙烯/石墨烯材料，但专利中未对石墨烯进行改性，产品易发生团聚，稳定性差。专利CN108315833A提供一种石墨烯超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，将树脂与填料分散在溶剂中制得分散液，再对石墨烯粉料进行乳化处理得到石墨烯分散液，将两种分散液混合均匀进行纺丝等工艺制得复合纤维，获得具有较高强力的功能型复合超高分子量聚乙烯，但操作步骤工艺复杂，再多种工序中涉及到试剂使用，不利于环保节能的发展，耐热性能提高不显著。

石墨烯是一种二维晶体，由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，是强度最高的材料之一，具有优异的光学、电学、力学、热传导等特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。但石墨烯表面能较高，团聚现象比较明显，在聚合物加工中出现团聚，应力集中等缺陷。需要改进纳米填料的分散技术、处理方法和加工工艺，拓展石墨烯等导热填料在导热材料开发及加工中应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出石墨烯改性超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法。该复合材料通过采用石墨烯等填料对超高分子量聚乙烯进行改性，可以显著提高复合材料的热传导能力、耐高温性能和耐磨损性能，且复合材料制备方法简单、可实现连续生产。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种石墨烯改性超高分子量聚乙烯复合材料。根据本发明的实施例，该石墨烯改性超高分子量复合材料包括：40～80份的超高分子量聚乙烯、1～30份的石墨烯、1～20份的第二填料、10～20份的流动改性剂、0.1～1份的表面改性剂、1～5份的成核剂、0.1～1份的抗氧剂。