[发明专利]原位悬浮聚合制备聚氯乙烯与石墨烯复合材料的方法

摘要

本发明涉及纳米聚合物复合材料技术领域，是一种原位悬浮聚合制备聚氯乙烯与石墨烯复合材料的方法。本发明采用倒加料方式，将油溶性石墨烯粉体与氯乙烯单体或氯乙烯和功能单体的混合物进行混合后再进行聚合，解决石墨烯粉体与聚合物基体中的相容性及相互作用问题，克服了现有技术中石墨烯分散不均，聚氯乙烯包覆石墨烯不全的问题；同时本发明得到的聚氯乙烯/石墨烯复合材料较现有石墨烯/聚氯乙烯树脂和现有聚氯乙烯树脂的热稳定性和力学性能都有提高，说明本发明得到的聚氯乙烯/石墨烯复合材料性能更优异，适合工业化生产。

主权项

一种原位悬浮聚合制备聚氯乙烯与石墨烯复合材料的方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，将改性剂加入溶剂中配成质量百分比为0.1%至1%的改性剂溶液，在石墨烯粉末中加入改性剂溶液混合均匀后，经过滤洗涤干燥后得到油溶性石墨烯粉体，改性剂的加入量按石墨烯粉末质量的0.1%至10%加入；第二步，采用倒加料的方式在反应釜中加入油溶性石墨烯粉体，氮气置换后加入氯乙烯单体，或者加入氯乙烯和功能单体的混合物，采用机械分散法使其混合均匀得到石墨烯氯乙烯混合物；第三步，在石墨烯氯乙烯混合物加入引发剂、去离子水和助剂并混合均匀，调整pH值为7至8，在温度位45℃至65℃下聚合2小时至12小时后得到石墨烯/聚氯乙烯树脂浆料；第四步，将得到的石墨烯/聚氯乙烯树脂浆料经汽提塔汽提、离心脱水、干燥后得到质量百分含水量小于3%的聚氯乙烯/石墨烯复合材料；其中：引发剂用量为氯乙烯单体质量的0.05%至2%，助剂用量为氯乙烯单体质量的0.1%至30%，石墨烯粉末用量为氯乙烯单体质量的0.05%至10%，去离子水用量为氯乙烯单体质量的2倍；其中：改性剂为硼酸酯、有机铬络合物偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、石蜡、高级脂肪酸、高级脂肪酸酯、高级脂肪醇类、芳香醇、烷基苯磺酸盐、烷基醇硫酸盐、烷基醇磺酸盐和烷基萘磺酸盐中的一种以上；功能单体为丁二烯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯和马来酸酯中的一种以上；氯乙烯和功能单体的混合物中氯乙烯和功能单体的质量比为5: 1至2；石墨烯为带有极性基团的石墨烯，极性基团为羟基、氨基、羧基、磺酸基、氯基团、氟基团和巯基中的一种；引发剂为油溶性引发剂，油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、 偶氮二异庚腈、过氧化二碳酸酯类、过氧化二酰类和过氧酸酯类中的一种以上；助剂包含分散剂、消泡剂和聚合终止剂；分散剂、消泡剂和聚合终止剂的质量比为3至6：2至3：5至9；分散剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、醇解度为25%至85%的聚乙烯醇、司盘60、吐温40、吐温80、硬脂酸和脱水山梨醇单月硅酸酯中的一种以上；或/和，消泡剂为邻苯二甲酸二丁酯和C6‑C20羧酸甘油酯中的一种以上；在第一步中，溶剂为二甲苯、乙醇、水、苯、氯仿、甲苯、四氯化碳、二硫化碳和石油醚中的一种；机械分散法为机械搅拌、振荡器振荡、超声波振荡、行星式球磨、篮式球磨、搅拌式球磨、卧式球磨、砂磨机研磨、三辊磨研磨和胶体磨研磨中的一种；汽提温度为100℃至120℃，汽提时间为1min至10min；调整pH值用pH调节剂进行调节，pH调节剂为氨水、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、氢氧化钙和碳酸铵中的一种以上。