[发明专利]一种石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法，本发明之石墨烯改性聚丙烯复合材料，由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100份，石墨烯5～6份，硫酸钙晶须5～6份，苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物10～20份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物10～20份，二乙烯基苯0.1～0.3份，苯甲酰肼0.5～2份，钛酸酯偶联剂0.5～1.5份。本发明还包括所述石墨烯改性聚丙烯复合材料的制备方法。本发明之石墨烯改性聚丙烯复合材料，由于结晶速率快、冲击强度高和韧性好，特别适于制作各种需求高强度的电器外壳。

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是世界上使用最广泛的通用塑料之一。其具有密度小、耐化学腐蚀性好、耐虫蛀、价位低、综合物理力学性能优异等优点。但是，目前市场上的聚丙烯成型收缩率大、脆性高、缺口冲击强度低,特别是在低温时尤为严重,这就大大限制了聚丙烯的进一步推广应用。因此,国内外对PP的增强增韧改性进行了广泛而深入的研究。但其性能仍有可改进的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有聚丙烯材料的不足，提供一种冲击强度高和韧性好的石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

本发明之石墨烯改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：聚丙烯(PP)100份，石墨烯5～6份，硫酸钙晶须5～6份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)10～20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)10～20份，二乙烯基苯(DVB)0.1～0.3份，苯甲酰肼0.5～2份，钛酸酯偶联剂0.5～1.5份。

优选的重量配比为：聚丙烯(PP)100份，石墨烯5份，硫酸钙晶须5份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)15份，二乙烯基苯(DVB)0.1份，苯甲酰肼1份，钛酸酯偶联剂1份。

本发明之石墨烯改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂，加入到高速混合机中混合5～12min(优选10min)，得到改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比10～30，平均直径0.5～4微米；

(2)将所述石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼加入高速混合机中，于55～65℃(优选60℃)下混合15～18min(优选7min)；得石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼与改性硫酸钙晶须的混合物；

(3)将步骤(2)所得混合物于双螺杆中挤出造粒，料筒温度范围190～200℃(优选195℃)，螺杆转速100～150转/分钟(优选120转/分钟)。

硫酸钙晶须，又称石膏晶须，是一种硫酸钙的纤维状单晶体。研究表明，本发明使用之改性硫酸钙晶须具有均匀的横截面，完整的内部结构，这一特征赋予其接近晶体理论值-原子间价键的强度。由于其具有极高的强度，细微的尺寸，易与聚丙烯界面粘合，提高与基体的相容性和界面黏结力，当受外力强迫取向时，聚丙烯中的残余应力能很好地传递给硫酸钙晶须，从而提高复合材料的耐冲击强度，同时改善聚丙烯复合材料的韧性，尤其是低温时的韧性；硫酸钙晶须为无机物，在基质中分散均匀，不易团聚，使复合材料性能稳定。

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，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，被认为是一种未来革命性的材料。