一種石墨烯母料、ppo/ps合金抗靜電材料及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱塑性工程塑料，特指一種石墨烯與PP0/PS抗靜電材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] ΡΡ0材料作為世界五大通用工程塑料之一，是一種性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料。未 經(jīng)改性的聚苯醚(ΡΡ0)樹脂具有良好的力學(xué)性能、電性能、耐熱性、阻燃性以及化學(xué)穩(wěn)定性 等，因此，聚苯醚是應(yīng)用廣泛的工程塑料。然而，聚苯醚的熔融流動性較差，加工較為困難。 為改善聚苯醚的加工性能，本領(lǐng)域技術(shù)人員常用聚苯乙烯或尼龍對其進(jìn)行改性。通過相關(guān) 研究發(fā)現(xiàn)，普通的聚苯醚/PS合金具有突出的電絕緣性。聚苯醚/PS合金的優(yōu)異電性能使其 廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)電器產(chǎn)品，尤其是耐高壓的部件，如彩電的行輸出變壓器(FBT)等。但ΡΡ0/ PS合金表面電阻高達(dá)ΙΟ16 Ω，容易產(chǎn)生靜電，易引起爆炸和火災(zāi)，提高PP0/PS合金材料的抗 靜電能力，可大大提高其使用時的安全性，并拓寬其在化工、煤礦、電子等領(lǐng)域更大的應(yīng)用。
[0003] 自2004年，Geim等首次用微機(jī)械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨（highly oriented pyrolytic graphite)上剝離并觀測到單層石墨稀以來，其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使其 具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。石墨烯不僅擁有優(yōu)異的 電性能，導(dǎo)熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，以及獨(dú)特的量子霍爾效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)等，可以用來制備 高性能的導(dǎo)電復(fù)合高分子材料。
[0004] 層數(shù)超過10層的多層石墨烯結(jié)構(gòu)被稱為石墨烯微片(GNPs)，具有超大的形狀比， 作為導(dǎo)電填料使用時，有利于在聚合物內(nèi)形成導(dǎo)電通路，導(dǎo)電逾滲閾值大為降低，而且石墨 烯與炭黑共同協(xié)同作用可以減少導(dǎo)電填料的添加量，同時由于石墨烯微片的分散尺度較碳 納米管高得多，而通過水熱法等可以成熟而廉價地制備石墨烯，因此可以大幅降低導(dǎo)電材 料的成本。
[0005] 雖然已經(jīng)有報道稱聚合物中添加導(dǎo)電填料可以賦予聚合物導(dǎo)電性能，石墨烯的導(dǎo) 電性能也很優(yōu)異，但是本發(fā)明使用的是石墨烯微片，石墨烯微片為石墨烯的聚集體，價格比 石墨烯便宜得多。其次雖然添加更低成本的炭黑作為導(dǎo)電填料來降低材料成本的手段很常 用，但是添加配比才是本專利的獨(dú)特之處，實際上本專利背后是利用理論對最大導(dǎo)電通路 數(shù)量進(jìn)行了理論推導(dǎo)才確定了比例關(guān)系，從而使得填料的比例運(yùn)用不再是盲目的。"層數(shù)超 過10層的多層石墨烯結(jié)構(gòu)被稱為石墨烯微片(GNPs)，具有超大的形狀比，作為導(dǎo)電填料使 用時，有利于在聚合物內(nèi)形成導(dǎo)電通路，導(dǎo)電逾滲閾值大為降低。"
[0006] 現(xiàn)今的多數(shù)導(dǎo)電高分子的制備工藝是依賴材料中的導(dǎo)電填料相互搭接，形成導(dǎo)電 網(wǎng)絡(luò)的方式實現(xiàn)材料導(dǎo)電的，從這種導(dǎo)電原理上我們可以推論，不同比表面積的導(dǎo)電填料 相互協(xié)作，可以降低導(dǎo)電填料的需求量，改善材料加工特性等，同時會對材料電阻率產(chǎn)生影 響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種石墨烯與PP0/PS抗靜電材料，該材料在具 有良好的機(jī)械性能的同時，更加增加了PP0/PS合金的抗靜電性，使其在電學(xué)元件上使用的 更加安全。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段是：
[0009] -種石墨烯母料，包括以下重量份數(shù)的原料組成成分：
[0010] 聚苯乙烯 1.0~10份
[0011] 石墨烯 1.0~10份
[0012] 硅燒偶聯(lián)劑 0.01~1份。
[0013] 進(jìn)一步的技術(shù)方案中，其中所述的石墨烯為寧波墨西科技有限公司生產(chǎn)的石墨烯 微片，碳含量在97.5wt%，厚度平均在3.5nm，電導(dǎo)率為500S/cm，熱導(dǎo)率為1000W/m · K。所述 的聚苯乙烯為高抗沖聚苯乙烯，相對密度1.04-1.06。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種石墨烯母料的制備方法，包括如下步驟：
[0015] 步驟一、石墨烯分散液的制備:將1.0~10重量份的石墨烯和0.01~1重量份硅烷 偶聯(lián)劑加入到10~100重量份的液體石蠟中，在常溫下采用超聲波分散10~30分鐘，制得石 墨烯分散液；
[0016] 步驟二、聚合物溶液的制備:將1.0~10重量份的聚苯乙烯加入到10~100重量份 的甲苯或松節(jié)油中，常溫下攪拌，形成聚合物溶液;所述常溫為20~25°C。
[0017] 步驟三、石墨稀母料的制備：將上述步驟一中的石墨稀分散液加入到上述步驟二 中的聚合物溶液中，混合的重量比例為1:1，常溫下攪拌10~30分鐘，之后將上述混合物加 熱回流，收集甲苯、松節(jié)油以及液體石蠟，得到膏狀產(chǎn)物;即制備得到石墨烯母料。
[0018] 上述石墨稀母料的制備方法中，所述石墨稀為石墨稀微片，碳含量在97.5wt%，厚 度平均在3.5nm，電導(dǎo)率為500S/cm，熱導(dǎo)率為1000W/m · K;所述的聚苯乙烯為高抗沖聚苯乙 烯，相對密度1.04-1.06。
[0019]本發(fā)明還提供了一種PP0/PS抗靜電材料，具體方法是:將50~80重量份聚苯醚、5 ~20重量份接枝聚苯醚混合得到ΡΡ0樹脂;稱取上述方法制備得到的石墨烯母料0.5~2重 量份加入到所述ΡΡ0樹脂中，采用高速混合5~10分鐘后，使用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到 PP0/PS/石墨烯導(dǎo)電納米復(fù)合材料。
[0020]進(jìn)一步的，所述使用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒過程中，擠出機(jī)設(shè)定溫度為，喂料段至 機(jī)頭分別為 240°C、240°C、245°C、250°C、255°C、265°C、270°C、275°C、280°C、275°C，螺桿轉(zhuǎn) 速300rpm。
[0021 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：
[0022] (1)本發(fā)明通過選擇合適的石墨烯微片，采用特定配方組合，和特定的加工設(shè)備和 工藝，制備了具有低添加、導(dǎo)電的石墨烯與PP0/PS抗靜電材料，本發(fā)明得到的復(fù)合材料不僅 賦予了 PP0/PS合金優(yōu)異的導(dǎo)電特性，而且減少了導(dǎo)電填料的用量。
[0023] (2)本發(fā)明石墨烯母料制備得到PP0/PS合金材料具有較好的電性能，添加1%石墨 烯母料(按重量計）制備的石墨烯與PP0/PS抗靜電材料的表面電阻小于101()Ω，提高了ΡΡ0/ PS合金材料在電器產(chǎn)品中耐高壓的部件的使用安全性，具有顯著的工業(yè)應(yīng)用價值。
【具體實施方式】
[0024]為了更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些 實施例僅用于對本發(fā)明進(jìn)一步說明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本 發(fā)明所述的內(nèi)容后，該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改動或調(diào)整，仍屬于本 發(fā)明的保護(hù)范圍。