本發(fā)明屬于硬脂酸鋅復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：硬脂酸鋅(Zincstearate)，又名十八酸鋅或脂蠟酸鋅，分子式為C36H70O4Zn，分子量為632.33，白色粉末，不溶于水，溶于熱的乙醇、苯、甲苯或松節(jié)油等有機(jī)溶劑；遇到酸分解成硬脂酸和相應(yīng)的鹽；在干燥的條件下有火險(xiǎn)性，在濕潤的條件下有吸濕性。通?？煞譃楣绦杂仓徜\和水性硬脂酸鋅。硬脂酸鋅的生產(chǎn)方法有兩種：水法和熔融法。通常來說，水法生產(chǎn)的硬脂酸鋅顯酸性，熔融法顯堿性。水法又稱濕法在水為介質(zhì)的條件下，加入催化劑，控制一定的溫度、壓力，然后加入金屬氫氧化物，通過催化劑將金屬離子置換到催化劑上，然后通過催化劑本身再置換到硬脂酸上，從而達(dá)到生成金屬鹽的目的。熔融法又稱干法，是指在催化劑存在的條件下，在熔融的硬脂酸中直接加入金屬氧化物(氧化鋅)，控制一定的溫度壓力及攪拌速度，通過反應(yīng)得到硬脂酸鹽。硬脂酸鋅是用在很多聚合物中的一類具有多種功能的添加劑，基于它獨(dú)特而多樣化的理化特性，已在塑料、涂料、潤滑脂、紡織、建筑、造紙、顏料等諸多重要領(lǐng)域獲得廣泛而重要的應(yīng)用，并且不斷地有新的應(yīng)用途徑被開發(fā)出來，其主要應(yīng)用領(lǐng)域是涂料、塑料和橡膠工業(yè)；如可在樹脂領(lǐng)域用作熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、潤滑脂、促進(jìn)劑或增稠劑等，通常作為PVC樹脂熱穩(wěn)定劑。PVC(聚氯乙烯)是目前世界上僅次于聚乙烯用量最大、用途最廣的塑料之一，并以其阻燃、絕緣、耐磨損等性能贏得了廣闊的市場。PVC樹脂及其制品由于自身的結(jié)構(gòu)缺陷，存在著容易熱降解和老化的缺點(diǎn)，其加工溫度160℃以上比分解溫度120℃還高；因此，要將PVC將變成制品，就必須在加工成型過程中添加熱穩(wěn)定劑，以延緩或阻止PVC樹脂的熱降解，而聚氯乙烯熱老化的主要原因就是受熱分解脫去小分子，硬脂酸鋅一方面可以捕獲脫落下來的氯化氫，另一方面還能置換中存在的烯丙基氯中的氯原子，生成比較穩(wěn)定的酯，從而消除了聚合材料中脫氯化氫的引發(fā)源。因此，領(lǐng)域內(nèi)通常選擇硬脂酸鋅作為PVC塑料的熱穩(wěn)定劑和潤滑劑。鑒于硬脂酸鋅的重要用途，行業(yè)內(nèi)一直對硬脂酸鋅進(jìn)行進(jìn)一步的改性，從而提高其性能或拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，而且硬脂酸鋅的制備工藝也是限制其繼續(xù)發(fā)展的瓶頸，硬脂酸鋅的生產(chǎn)工藝主要分為復(fù)分解法和熔融法兩種，在國內(nèi)的生產(chǎn)廠家中通常采用復(fù)分解工藝。這種方法所用到的原料有硬脂酸、硫酸鋅、燒堿等原料，經(jīng)過復(fù)分解反應(yīng)后，水洗，甩干，烘干等一些列的工藝最后得到成品。雖然其反應(yīng)條件溫和，通過控制反應(yīng)溫度、等工藝條件，可以獲得色澤好、純度較高的金屬皂產(chǎn)品，但其自身有著不可避免的缺陷--產(chǎn)能低且能耗高，如反應(yīng)物料液-固比高，生產(chǎn)效率低；需要耗用大量水進(jìn)行洗滌，并排放大量含鹽并夾帶有機(jī)物的廢水；干燥能耗大，且產(chǎn)品表觀密度小，粉塵飛揚(yáng)嚴(yán)重；更重要的是復(fù)分解法生產(chǎn)的硬脂酸鋅在涂料中表現(xiàn)很差的透明度，無法得到廣泛應(yīng)用。因此，如何得到一種具有更好性能的改性硬脂酸鋅材料，尤其是還能夠解決傳統(tǒng)制備方法上的缺陷，已成為行業(yè)內(nèi)諸多一線生產(chǎn)研發(fā)人員和業(yè)內(nèi)廠商亟待解決的重要問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明提供的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料具有較好的熱穩(wěn)定性，而且制備方法工藝簡單，條件溫和，安全環(huán)保，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明提供了一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料，包括硬脂酸鋅和復(fù)合在硬脂酸鋅表面的氧化石墨烯。優(yōu)選的，所述硬脂酸鋅為片狀硬脂酸鋅；所述氧化石墨烯的厚度為0.1～0.5nm；所述硬脂酸鋅與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為1000：(1～50)。優(yōu)選的，所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的片徑為4～12μm；所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的厚度為30～70nm。本發(fā)明提供了一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：A)將氧化石墨烯、與水互溶的有機(jī)溶劑以及水經(jīng)過分散后，得到氧化石墨烯分散液；B)將上述步驟得到的氧化石墨烯分散液和鋅源混合后，得到前驅(qū)體溶液；C)將上述步驟得到的前驅(qū)體溶液與硬脂酸進(jìn)行反應(yīng)后得到硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。優(yōu)選的，所述氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5‰～5‰；所述與水互溶的有機(jī)溶劑包括醇類溶劑、胺類溶劑、酮類溶劑和高分子聚合物溶劑中的一種或多種；所述與水互溶的有機(jī)溶劑和水的質(zhì)量比為(0.01～1)：1。優(yōu)選的，所述鋅源為鋅源溶液；所述鋅源溶液的濃度為0.01～0.5mol/L；所述鋅源包括乙酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅和高氯酸鋅中的一種或多種；所述氧化石墨烯與所述鋅源中鋅離子的質(zhì)量比為1：(1～10)。優(yōu)選的，所述混合為超聲分散；所述混合的溫度為20～60℃；所述混合的時(shí)間為10～60min。優(yōu)選的，所述步驟C)具體為：向上述步驟得到的前驅(qū)體溶液中緩慢加入硬脂酸有機(jī)溶液，進(jìn)行反應(yīng)后得到硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料；所述硬脂酸與所述鋅源中鋅離子的摩爾比為(1.5～2.5)：1；所述反應(yīng)的溫度為60～100℃；所述反應(yīng)的時(shí)間為90～150min。優(yōu)選的，所述硬脂酸有機(jī)溶液的濃度為0.1～0.3mol/L；所述硬脂酸有機(jī)溶液中的溶劑包括醇類溶劑、苯類溶劑、多元烷類溶劑和醚類溶劑中的一種或多種；所述緩慢加入的速率為0.3～0.7mL/s。本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料或上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料在橡膠制品或樹脂助劑領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料，包括硬脂酸鋅和復(fù)合在硬脂酸鋅表面的氧化石墨烯。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對現(xiàn)有的硬脂酸鋅的性能需要進(jìn)一步提升的現(xiàn)狀，將硬脂酸鋅與氧化石墨烯進(jìn)行復(fù)合，得到了微米級(jí)別的片狀硬脂酸鋅復(fù)合材料，大小均一，形貌規(guī)整，氧化石墨烯通過化學(xué)鍵作用包覆在硬脂酸鋅表面，形成氧化石墨烯包覆硬脂酸鋅片的包覆結(jié)構(gòu)，或是“硬脂酸鋅-石墨烯-硬脂酸鋅”的層狀疊加結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料具有更好的熱穩(wěn)定性和潤滑性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料相比普通硬脂酸鋅，熱穩(wěn)定性能提高達(dá)到了116％。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的工藝流程簡圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的XRD射線衍射圖譜；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片；圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片；圖5為常規(guī)的硬脂酸鋅的掃描電子顯微鏡照片；圖6為本發(fā)明實(shí)施例3制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。具體實(shí)施方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。本發(fā)明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用分析純或硬脂酸鋅和氧化石墨烯領(lǐng)域內(nèi)使用的常規(guī)純度。本發(fā)明提供了一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料，包括硬脂酸鋅和復(fù)合在硬脂酸鋅表面的氧化石墨烯。本發(fā)明對所述硬脂酸鋅沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的硬脂酸鋅材料即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硬脂酸鋅材料優(yōu)選為片狀硬脂酸鋅材料。本發(fā)明對所述氧化石墨烯沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化石墨烯材料即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整料。本發(fā)明對所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的大小尺寸沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的硬脂酸鋅復(fù)合材料的大小尺寸即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的片徑優(yōu)選為4～12μm，更優(yōu)選為6～10μm，最優(yōu)選為7～9μm；本發(fā)明所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的厚度優(yōu)選為30～70nm，更優(yōu)選為40～60nm，最優(yōu)選為45～55nm。本發(fā)明對所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的氧化石墨烯層的具體條件沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述氧化石墨烯的厚度優(yōu)選為0.1～0.5nm，更優(yōu)選為0.2～0.4nm，最優(yōu)選為0.25～0.35nm。本發(fā)明對所述硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的質(zhì)量比沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硬脂酸鋅與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比優(yōu)選為1000：(1～50)，更優(yōu)選為1000：(5～40)，最優(yōu)選為1000：(15～30)。本發(fā)明對所述復(fù)合沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的復(fù)合定義即可，本發(fā)明優(yōu)選為包覆、半包覆、層疊、沉積、摻雜或生長，更優(yōu)選為包覆、半包覆或?qū)盈B，最優(yōu)選為包覆或?qū)盈B。本發(fā)明對所述包覆和層疊沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的包覆和層疊定義即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整。本發(fā)明提供了一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：A)將氧化石墨烯、與水互溶的有機(jī)溶劑以及水經(jīng)過分散后，得到氧化石墨烯分散液；B)將上述步驟得到的氧化石墨烯分散液和鋅源混合后，得到前驅(qū)體溶液；C)將上述步驟得到的前驅(qū)體溶液與硬脂酸進(jìn)行反應(yīng)后得到硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。本發(fā)明首先將氧化石墨烯、與水互溶的有機(jī)溶劑以及水經(jīng)過分散后，得到氧化石墨烯分散液。本發(fā)明對所述氧化石墨烯沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化石墨烯即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整；本發(fā)明對所述氧化石墨烯的來源沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法制備或市售購買即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整。本發(fā)明對所述與水互溶的有機(jī)溶劑沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的與水互溶的有機(jī)溶劑即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述與水互溶的有機(jī)溶劑優(yōu)選包括醇類溶劑、胺類溶劑、酮類溶劑和高分子聚合物溶劑中的一種或多種，更優(yōu)選為乙醇、丙酮、甲苯或乙醚，最優(yōu)選為乙醇。本發(fā)明對所述與水互溶的有機(jī)溶劑的加入量沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)配比即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述與水互溶的有機(jī)溶劑和水的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.01～1)：1，更優(yōu)選為(0.1～0.9)：1，更優(yōu)選為(0.3～0.7)：1，最優(yōu)選為(0.4～0.6)：1。本發(fā)明對所述氧化石墨烯的加入量沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為0.5‰～5‰，更優(yōu)選為1‰～4‰，最優(yōu)選為2‰～3‰。本發(fā)明對所述分散的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的分散方法即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分散優(yōu)選為超聲分散。本發(fā)明對所述分散的時(shí)間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的分散時(shí)間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分散的時(shí)間優(yōu)選為10～40min，更優(yōu)選為15～35min，最優(yōu)選為20～30min。本發(fā)明對所述分散的頻率沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的分散頻率即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、復(fù)合情況以及產(chǎn)品性能進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分散的頻率優(yōu)選為20～80KHz，更優(yōu)選為30～60KHz，最優(yōu)選為40～50KHz。本發(fā)明上述步驟得到了氧化石墨烯在水和有機(jī)溶劑中兩相分散液，然后將該氧化石墨烯分散液和鋅源混合后，得到前驅(qū)體溶液。本發(fā)明對所述鋅源沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋅源即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋅源優(yōu)選包括乙酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅和高氯酸鋅中的一種或多種，更優(yōu)選為乙酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅或高氯酸鋅，最優(yōu)選為乙酸鋅。本發(fā)明對所述鋅源的加入比例沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述氧化石墨烯與所述鋅源中鋅離子的質(zhì)量比優(yōu)選為1：(1～10)，更優(yōu)選為1：(3～8)，最優(yōu)選為1：(4～7)。本發(fā)明為進(jìn)一步提高混合效果以及后期的反應(yīng)效果，所述鋅源優(yōu)選為鋅源溶液。本發(fā)明對所述鋅源溶液的濃度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)濃度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋅源溶液的濃度優(yōu)選為0.01～0.5mol/L，更優(yōu)選為0.05～0.4mol/L，最優(yōu)選為0.1～0.3mol/L。本發(fā)明為進(jìn)一步保證混合分散的效果和后期的反應(yīng)效果，所述步驟B)優(yōu)選為向上述步驟得到的氧化石墨烯分散液中滴加鋅源混合后，得到前驅(qū)體溶液。本發(fā)明對所述滴加的速度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加速度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述滴加的速率優(yōu)選為0.3～0.7mL/s，更優(yōu)選為0.4～0.6mL/s，最優(yōu)選為0.45～0.55mL/s。本發(fā)明對所述混合的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合的溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合的溫度優(yōu)選為20～60℃，更優(yōu)選為30～50℃，最優(yōu)選為35～45℃。本發(fā)明對所述混合的時(shí)間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合時(shí)間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合的時(shí)間優(yōu)選為10～60min，更優(yōu)選為20～50min，最優(yōu)選為30～40min。本發(fā)明對所述混合的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方法即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合優(yōu)選為超聲分散。本發(fā)明對所述超聲分散的頻率沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的分散頻率即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分散的頻率優(yōu)選為20～80KHz，更優(yōu)選為30～60KHz，最優(yōu)選為40～50KHz。本發(fā)明最后將上述步驟得到的前驅(qū)體溶液與硬脂酸進(jìn)行反應(yīng)后得到硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。本發(fā)明為進(jìn)一步保證混合分散的效果和后期的反應(yīng)效果，上述步驟，即所述步驟C)優(yōu)選為向上述步驟得到的前驅(qū)體溶液中緩慢加入硬脂酸有機(jī)溶液，進(jìn)行反應(yīng)后得到硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。本發(fā)明對所述硬脂酸有機(jī)溶液中的溶劑沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)有機(jī)溶劑即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硬脂酸有機(jī)溶液中的溶劑優(yōu)選包括醇類溶劑、苯類溶劑、多元烷類溶劑和醚類溶劑中的一種或多種，更優(yōu)選為乙醇、丙酮、甲苯或乙醚，最優(yōu)選為乙醇；具體可以與前述與水互溶的有機(jī)溶劑相一致。本發(fā)明對所述硬脂酸的加入量沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硬脂酸與所述鋅源中鋅離子的摩爾比為(1.5～2.5)：1，更優(yōu)選為(1.7～2.3)：1，最優(yōu)選為(1.9～2.1)：1。本發(fā)明對所述硬脂酸有機(jī)溶液的濃度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)溶液的濃度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硬脂酸有機(jī)溶液的濃度優(yōu)選為0.1～0.3mol/L，更優(yōu)選為0.15～0.25mol/L，最優(yōu)選為0.17～0.23mol/L。本發(fā)明對所述緩慢加入的速度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的滴加速度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述緩慢加入優(yōu)選為滴入，所述滴入的速率優(yōu)選為0.3～0.7mL/s，更優(yōu)選為0.4～0.6mL/s，最優(yōu)選為0.45～0.55mL/s。本發(fā)明對所述反應(yīng)的條件沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為60～100℃，更優(yōu)選為70～90℃，最優(yōu)選為75～85℃；所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為90～150min，更優(yōu)選為100～140min，最優(yōu)選為110～130min。本發(fā)明為進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能和整體工藝的完整性和可操作性，所述反應(yīng)后還包括后處理工序。本發(fā)明對所述后處理工序沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的后處理工序即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述后處理工序優(yōu)選包括分離、洗滌和干燥中的一種或多種，更優(yōu)選依次為分離、洗滌和干燥。本發(fā)明對所述分離的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的分離方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分離的方式優(yōu)選為抽濾；本發(fā)明對所述洗滌的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的洗滌方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述洗滌的方式優(yōu)選為水洗和醇洗交替進(jìn)行多次洗滌；所述洗滌的次數(shù)優(yōu)選為2～5次，更優(yōu)選為3～4次。本發(fā)明對所述干燥的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的干燥方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述干燥的方式優(yōu)選為真空干燥；所述干燥的溫度優(yōu)選為40～70℃，更優(yōu)選為45～65℃，最優(yōu)選為50～60℃。本發(fā)明針對現(xiàn)在大量使用的硬脂酸鋅為復(fù)分解法即硬化油與燒堿經(jīng)皂化反應(yīng)后與硫酸鋅復(fù)分解制備，也有部分高壓熔融反應(yīng)后造粒進(jìn)行硬脂酸鋅合成，或是采用濕化學(xué)法實(shí)現(xiàn)硬脂酸鋅的化學(xué)合成，存在操作復(fù)雜，步驟流程繁瑣或生產(chǎn)成本較高的問題。本發(fā)明采用一步合成化學(xué)法制備硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料，摒棄傳統(tǒng)的復(fù)分解法與熔融法，采用改進(jìn)的濕化學(xué)法，在常壓、低溫條件下制備得到了硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料，方法簡單易操作，易于規(guī)?；⒅貜?fù)性制備，得到的復(fù)合材料大小均一，形貌易于控制，具有良好的應(yīng)用前景，而且實(shí)現(xiàn)了硬脂酸鋅的可控連續(xù)制備，并將高強(qiáng)度高韌性的石墨烯包覆在表面或?qū)盈B復(fù)合，提高了復(fù)合材料的分散性和易加工性能，作為助劑加入PVC后有助于熱穩(wěn)定性提高。本發(fā)明的技術(shù)方案還進(jìn)一步可以優(yōu)選更為常見的反應(yīng)原料，如乙酸鋅等，既減少反應(yīng)步驟，又降低合成成本，同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)低溫常壓環(huán)境制備，大大降低對反應(yīng)環(huán)境的要求，易于規(guī)?；⒐I(yè)化制備，同時(shí)反應(yīng)過程中不使用水合肼等高危害還原劑，避免環(huán)境污染。本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料或上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料在橡膠制品或樹脂助劑領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明對所述樹脂沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的樹脂即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述樹脂優(yōu)選為PVC樹脂。本發(fā)明對所述樹脂助劑沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的樹脂助劑即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述樹脂助劑優(yōu)選為熱穩(wěn)定劑和/或潤滑劑，更優(yōu)選為熱穩(wěn)定劑或潤滑劑。本發(fā)明上述步驟提供了一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法，創(chuàng)新性的采用一步化學(xué)生成法制備硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料分散均勻，大小均一，其中硬脂酸鋅呈片狀，復(fù)合材料尺寸為5～10μm，厚度為20～50nm，該材料具有特殊的包覆和層疊結(jié)構(gòu)，在橡膠和PVC塑料等領(lǐng)域良好應(yīng)用前景；而且本發(fā)明制備硬脂酸鋅材料的方法，避免使用高壓反應(yīng)釜，實(shí)現(xiàn)低溫常壓制備。本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選采用乙酸鋅作為原料，取代常規(guī)的氧化鋅原料，在最后反應(yīng)步驟中優(yōu)選采用油浴加熱的方式，在常壓、低溫條件下制備硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料，有效降低反應(yīng)體系所需能耗，減少反應(yīng)所需步驟，提高產(chǎn)品純度，提高復(fù)合材料的可重復(fù)性，不使用催化劑，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，同時(shí)減少了操作及反應(yīng)步驟，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化制備，可重復(fù)性高；同時(shí)本發(fā)明在技術(shù)方案過程中不使用水合肼等具有環(huán)境危害性的原料，綠色環(huán)保無污染。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料相比普通硬脂酸鋅，熱穩(wěn)定性能提高達(dá)到了116％。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍也不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1本實(shí)施例通過以下步驟制備硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料：一、將Hummers法制備的石墨烯溶液溶解于去離子水和乙醇的混合液中(石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5‰)(乙醇和水體積比為1:1)，常溫下超聲并攪拌20min得到石墨烯分散溶液；二、配制0.1mol/L的乙酸鋅水溶液，常溫下磁力攪拌至澄清態(tài)，得到乙酸鋅溶液；三、配制0.2mol/L的硬脂酸乙醇溶液，常溫下磁力攪拌至澄清態(tài)，得到硬脂酸乙醇溶液；四、向步驟一中得到的GO分散溶液中緩慢滴加(0.5mL/s)步驟二的乙酸鋅溶液，后在40℃下持續(xù)超聲并攪拌30min，得到前驅(qū)體溶液；五、向步驟四中得到的前驅(qū)體溶液中緩慢滴加(0.3mL/s)步驟三的硬脂酸乙醇溶液，后轉(zhuǎn)入油浴，保持80℃條件下冷凝回流反應(yīng)120min，得到灰色沉淀；六、將步驟五中得到灰色沉淀抽濾分離，超純水和乙醇分別洗滌3次后，50℃真空干燥，得到硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的工藝流程簡圖。對本發(fā)明上述步驟制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)分析。參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的XRD射線衍射圖譜。由圖2可知，本發(fā)明成功制備得到了硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。參見圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。由圖3可知，硬脂酸鋅成片狀，尺寸在10μm左右，納米片的厚度在50nm左右，在片狀硬脂酸鋅的表面包覆有一層氧化石墨烯，形成硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料，復(fù)合材料分散均勻，尺寸均一。對本發(fā)明上述步驟制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行材料性能分析，將純硬脂酸鋅與硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料分別加入PVC塑料中注塑成型(硬脂酸鋅及其復(fù)合材料加入量均為2％)。參見表1，表1為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料和普通硬脂酸鋅的性能對照表。實(shí)施例2本實(shí)施例通過以下步驟制備硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料：一、將Hummers法制備的石墨烯溶液溶解于去離子水和乙醇的混合液中(石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1‰)(乙醇和水體積比為1:1)，常溫下超聲并攪拌20min得到石墨烯分散溶液；二、配制0.15mol/L的乙酸鋅水溶液，常溫下磁力攪拌至澄清態(tài)，得到乙酸鋅溶液；三、配制0.3mol/L的硬脂酸乙醇溶液，常溫下磁力攪拌至澄清態(tài)，得到硬脂酸乙醇溶液；四、向步驟一中得到的GO分散溶液中緩慢滴加(0.5mL/s)步驟二的乙酸鋅溶液，后在40℃下持續(xù)超聲并攪拌30min，得到前驅(qū)體溶液；五、向步驟四中得到的前驅(qū)體溶液中緩慢滴加(0.3mL/s)步驟三的硬脂酸乙醇溶液，后轉(zhuǎn)入油浴，保持70℃條件下冷凝回流反應(yīng)120min，得到灰色沉淀；六、將步驟五中得到灰色沉淀抽濾分離，超純水和乙醇分別洗滌3次后，50℃真空干燥，得到硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料。對本發(fā)明上述步驟制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)分析。參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的XRD射線衍射圖譜。由圖2可知，本發(fā)明成功制備得到了硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。參見圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。參見圖5，圖5為常規(guī)的硬脂酸鋅的掃描電子顯微鏡照片。由圖4和圖5對比可知，硬脂酸鋅成片狀，尺寸在10μm左右，納米片的厚度在20nm左右，在片狀硬脂酸鋅的表面包覆有一層氧化石墨烯，形成硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料，復(fù)合材料分散均勻，尺寸均一，相比常規(guī)片狀硬脂酸鋅，表層復(fù)合有褶皺狀氧化石墨烯層更厚，而且片徑更小，可能是基于氧化石墨烯加入后作為原位生長的核心，兩面生長硬脂酸鋅，因此復(fù)合材料的的片層變厚。對本發(fā)明上述步驟制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行材料性能分析，將純硬脂酸鋅與硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料分別加入PVC塑料中注塑成型(硬脂酸鋅及其復(fù)合材料加入量均為2％)。參見表1，表1為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料和普通硬脂酸鋅的性能對照表。實(shí)施例3本實(shí)施例通過以下步驟制備硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料：一、將Hummers法制備的石墨烯溶液溶解于去離子水中(石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5‰)，常溫下超聲并攪拌20min得到石墨烯分散溶液；二、配制0.2mol/L的乙酸鋅水溶液，常溫下磁力攪拌至澄清態(tài)，得到乙酸鋅溶液；三、配制0.4mol/L的硬脂酸乙醇溶液，常溫下磁力攪拌至澄清態(tài)，得到硬脂酸乙醇溶液；四、向步驟一中得到的GO分散溶液中緩慢滴加(0.5mL/s)步驟二的乙酸鋅溶液，后在40℃下持續(xù)超聲并攪拌30min，得到前驅(qū)體溶液；五、向步驟四中得到的前驅(qū)體溶液中緩慢滴加(0.3mL/s)步驟三的硬脂酸乙醇溶液，后轉(zhuǎn)入油浴，保持80℃條件下冷凝回流反應(yīng)90min，得到灰色沉淀；六、將步驟五中得到灰色沉淀抽濾分離，超純水和乙醇分別洗滌3次后，50℃真空干燥，得到硬脂酸鋅/石墨烯復(fù)合材料。對本發(fā)明上述步驟制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)分析。參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的XRD射線衍射圖譜。由圖2可知，本發(fā)明成功制備得到了硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料。參見圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例3制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。由圖6可知，硬脂酸鋅成片狀，尺寸在10μm左右，納米片的厚度在20nm左右，在片狀硬脂酸鋅的表面包覆有一層氧化石墨烯，形成硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料，復(fù)合材料分散均勻，尺寸均一。對本發(fā)明上述步驟制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行材料性能分析，將純硬脂酸鋅與硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料分別加入PVC塑料中注塑成型(硬脂酸鋅及其復(fù)合材料加入量均為2％)。參見表1，表1為本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料和普通硬脂酸鋅的性能對照表。表1本發(fā)明實(shí)施例制備的硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料和普通硬脂酸鋅的性能對照表樣品名熱穩(wěn)定時(shí)間(min)純熱穩(wěn)定時(shí)間(min)石墨烯復(fù)合1號(hào)25542號(hào)25463號(hào)2542以上對本發(fā)明提供的一種硬脂酸鋅/氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實(shí)施任何結(jié)合的方法。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明專利保護(hù)的范圍通過權(quán)利要求來限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他實(shí)施例。如果這些其他實(shí)施例具有不是不同于權(quán)利要求文字表述的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字表述無實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，那么這些其他實(shí)施例也應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3