一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒及其制備方法，其中石墨烯改性聚甲醛母粒以重量份計(jì)包括：聚甲醛粒子100份，石墨烯干粉0.01～5份，分散劑4～8份，光屏蔽劑1～5份，抗氧劑0.2～0.5份；其制備方法為：先將聚甲醛粒子經(jīng)過帶有靜電的石墨烯干粉噴涂改性，然后將改性后的聚甲醛粒子與剩余組分混勻后送入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，最后經(jīng)過模頭擠出造粒。本發(fā)明的聚甲醛材料不僅導(dǎo)熱性能得到了大幅提高，同時(shí)其力學(xué)性能也有一定幅度提升。
【專利說明】一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚甲醛(POM)是一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料，其分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，結(jié)晶度高，強(qiáng)度和剛性優(yōu)異，耐磨性和自潤滑性良好，可代替部分金屬材料，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、紡織配件、電子電器、精密機(jī)械等領(lǐng)域。但其也存在一些性能缺陷，如高結(jié)晶度帶來的抗沖擊韌性不足；分子結(jié)構(gòu)中存在較薄弱的醚鍵導(dǎo)致耐老化性能尤其是耐紫外光老化和熱氧化老化性能差；導(dǎo)熱性能一般，在使用時(shí)易產(chǎn)生熱量積累，既影響使用壽命，又限制了其應(yīng)用范圍。因此，開發(fā)一種改性聚甲醛組合物以克服前述性能缺陷確有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒及其制備方法。
[0004]一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒，以重量份計(jì)包括:聚甲醛粒子100份，石墨烯干粉0.01~5份,分散劑4~8份,光屏蔽劑I~5份,抗氧劑0.2~0.5份。
[0005]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的石墨烯干粉厚度為I~2nm。
[0006]作為上述發(fā)明的 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯或聚乙烯醇中的一種。
[0007]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的光屏蔽劑為氧化鋅或二氧化鈦中的一種。
[0008]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的抗氧劑為四(β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、β - (4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2，6- 二叔丁基對甲苯酚或4，4’ -硫代雙(6-叔丁基-3-(甲基)苯酚)中的一種。
[0009]上述石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚丙烯母粒的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1，對聚甲醛粒子經(jīng)過帶有靜電的石墨烯干粉噴涂改性，靜電輸出電壓為10~25KV，靜電輸出電流為5~15 μ Α，出粉量為2~10g/min ；
[0011]步驟2，將步驟I所得聚甲醛粒子與分散劑、光屏蔽劑和抗氧劑加入高速混合機(jī)混合均勻，然后置于真空烘箱中烘干，其中混合溫度為90~100°C，混合時(shí)間為5~20min，烘干溫度為100~125°C，烘干時(shí)間為10~24h ；
[0012]步驟3，將步驟2所得物料送入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，經(jīng)過模頭擠出造粒后，得到石墨烯改性聚甲醛母粒，其中，雙螺桿擠出機(jī)長徑比為30:1~70:1，雙螺桿溫度設(shè)置為 125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為 40 ~120rpm。
[0013]本發(fā)明將石墨烯通過靜電涂布機(jī)噴嘴，使石墨烯粉末帶負(fù)電，噴涂于攪拌中的帶正電(且接地)高分子材料上。由于是使用靜電噴涂，石墨烯粉末與高分子材料均帶電荷，可以控制石墨烯在高分子材料表面的噴涂厚度小于20nm。不會出現(xiàn)局部不均勻的現(xiàn)象。同時(shí)由于石墨烯材料與高分子材料，通過同時(shí)靜電方式結(jié)合，使兩者結(jié)合十分緊密，形成了特殊的結(jié)構(gòu)。相較于普通的高速攪拌機(jī)混合，容易保持石墨烯對高分子材料的包覆結(jié)構(gòu)，在擠出制粒后結(jié)構(gòu)也能保持，因而產(chǎn)生了特殊的導(dǎo)熱性能與相對較好的力學(xué)性能。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的聚甲醛材料不僅導(dǎo)熱性能得到了大幅提聞，同時(shí)其力學(xué)性能也有一定幅度提升。而傳統(tǒng)的導(dǎo)熱改性聞分子材料，在提聞導(dǎo)熱率之后，往往因?yàn)閷?dǎo)熱填料的加入影響和降低其機(jī)械性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]以重量份計(jì)，將2份厚度為I~2nm的石墨烯干粉放置于靜電噴涂機(jī)中，設(shè)定靜電輸出電壓為10KV、靜電輸出電流為5 μ Α、出粉量控制在4g/min，將石墨烯干粉噴涂于100份粒度為10~15目的聚甲醛粒子上。
[0017]以重量份計(jì)，將所得石墨烯改性聚甲醛粒子、4份分散劑聚乙烯吡咯烷酮、1份光屏蔽劑氧化鋅和0.2份抗氧劑四(β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯加入高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為90°C，混合時(shí)間為5min，然后置于100°C真空烘箱中烘干10h。將混合好的料經(jīng)過計(jì)量泵后送入雙螺桿擠出機(jī)，長徑比為30: 1，進(jìn)行熔融混煉，雙螺桿溫度設(shè)置為125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為60rpm。最后經(jīng)過模頭擠出造粒后即可。
[0018]實(shí)施例2
[0019]以重量份計(jì)，將0.5份厚度為I~2nm的石墨烯干粉放置于靜電噴涂機(jī)中，設(shè)定靜電輸出電壓為15KV、靜電輸出電流為8 μ Α、出粉量控制在2g/min，將石墨烯干粉噴涂于100份粒度為50~60目的聚甲醛粒子上。
`[0020]以重量份計(jì)，將所得石墨烯改性聚甲醛粒子、5份分散劑聚乙烯吡咯烷酮、2份光屏蔽劑二氧化鈦和0.3份抗氧劑β -(4-羥基苯基-3，5- 二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯加入高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為95°C，混合時(shí)間為8min，然后置于100°C真空烘箱中烘干12h。將混合好的料經(jīng)過計(jì)量泵后送入雙螺桿擠出機(jī)，長徑比為50: 1，進(jìn)行熔融混煉，雙螺桿溫度設(shè)置為125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為80rpm。最后經(jīng)過模頭擠出造粒后即可。
[0021]實(shí)施例3
[0022]以重量份計(jì)，將0.02份厚度為I~2nm的石墨烯干粉放置于靜電噴涂機(jī)中，設(shè)定靜電輸出電壓為12KV、靜電輸出電流為6 μ Α、出粉量控制在2g/min，將石墨烯干粉噴涂于100份粒度為100目的聚甲醛粒子上。
[0023]以重量份計(jì)，將所得石墨烯改性聚甲醛粒子、7份分散劑聚乙烯吡咯烷酮、4份光屏蔽劑氧化鋅和0.4份抗氧劑2，6- 二叔丁基對甲苯酚加入高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為95°C，混合時(shí)間為lOmin，然后置于105°C真空烘箱中烘干14h。將混合好的料經(jīng)過計(jì)量泵后送入雙螺桿擠出機(jī)，長徑比為50: 1，進(jìn)行熔融混煉，雙螺桿溫度設(shè)置為125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為120rpm。最后經(jīng)過模頭擠出造粒后即可。
[0024]實(shí)施例4
[0025]以重量份計(jì)，將5份厚度為I~2nm的石墨烯干粉放置于靜電噴涂機(jī)中，設(shè)定靜電輸出電壓為12KV、靜電輸出電流為6 μ Α、出粉量控制在2g/min，將石墨烯干粉噴涂于100份粒度為100目的聚甲醛粒子上。
[0026]以重量份計(jì)，將所得石墨烯改性聚甲醛粒子、8份分散劑聚乙烯吡咯烷酮、5份光屏蔽劑氧化鋅和0.5份抗氧劑2，6- 二叔丁基對甲苯酚加入高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為95°C，混合時(shí)間為lOmin，然后置于105°C真空烘箱中烘干14h。將混合好的料經(jīng)過計(jì)量泵后送入雙螺桿擠出機(jī)，長徑比為50: 1，進(jìn)行熔融混煉，雙螺桿溫度設(shè)置為125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為40rpm。最后經(jīng)過模頭擠出造粒后即可。
[0027]實(shí)施例5
[0028]以重量份計(jì)，將0.01份厚度為I~2nm的石墨烯干粉放置于靜電噴涂機(jī)中，設(shè)定靜電輸出電壓為12KV、靜電輸出電流為6 μ Α、出粉量控制在2g/min，將石墨烯干粉噴涂于100份粒度為100目的聚甲醛粒子上。
[0029]以重量份計(jì)，將所得石墨烯改性聚甲醛粒子、6份分散劑聚乙烯吡咯烷酮、3份光屏蔽劑氧化鋅和0.2份抗氧劑2，6- 二叔丁基對甲苯酚加入高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為95°C，混合時(shí)間為lOmin，然后置于105°C真空烘箱中烘干14h。將混合好的料經(jīng)過計(jì)量泵后送入雙螺桿擠出機(jī)，長徑比為50: 1，進(jìn)行熔融混煉，雙螺桿溫度設(shè)置為125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為lOOrpm。最后經(jīng)過模頭擠出造粒后即可。
[0030]對比例I
[0031]本實(shí)施例中石墨烯的用量為O份，不進(jìn)行聚甲醛粒子噴涂改性，其他投料及工藝步驟同實(shí)施例3。
[0032]將實(shí)施例1~3和對比例I所得樣品進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒，其特征在于:以重量份計(jì)包括:聚甲醛粒子100份,石墨烯干粉0.01~5份,分散劑4~8份,光屏蔽劑I~5份,抗氧劑0.2~0.5 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒，其特征在于:所述的石墨烯干粉厚度為I~2nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒，其特征在于:所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯或聚乙烯醇中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒，其特征在于:所述的光屏蔽劑為氧化鋅或二氧化鈦中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚甲醛母粒，其特征在于:所述的抗氧劑為四(β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、β- (4-羥基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2，6- 二叔丁基對甲苯酚或4，4’-硫代雙(6-叔丁基-3-(甲基)苯酚)中的一種。
6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的石墨烯改性高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度聚丙烯母粒的制備方法，包括以下步驟: 步驟1，對聚甲醛粒子經(jīng)過帶有靜電的石墨烯干粉噴涂改性，靜電輸出電壓為10~25KV，靜電輸出電流為5~15 μ Α，出粉量為2~10g/min ； 步驟2，將步驟1所得聚甲醛粒子與分散劑、光屏蔽劑和抗氧劑加入高速混合機(jī)混合均勻，然后置于真空烘箱中烘干，其中混合溫度為90~100°C，混合時(shí)間為5~20min，烘干溫度為100~125°C，烘干時(shí)間為10~24h ； 步驟3，將步驟2所得物料送入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，經(jīng)過模頭擠出造粒后，得到石墨烯改性聚甲醛母粒，其中，雙螺桿擠出機(jī)長徑比為30:1~70:1，雙螺桿溫度設(shè)置為125°C、135°C、145°C、155°C、165°C、175°C，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為 40 ~120rpm。
【文檔編號】C08K5/134GK103804849SQ201410041428
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】王云峰, 李曉斐 申請人:鹽城納新天地新材料科技有限公司