一種新型石墨烯無鹵阻燃pp及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型石墨烯無鹵阻燃PP及其制備方法，原料為石墨烯、PP、石蠟、水鎂石、鋁酸酯、氫氧化鎂、氧化鋅、聚磷酸胺、三聚氰胺和APP；阻燃性能良好，彎曲強度33?37MPa，維卡軟化點130?140℃，離火自熄；原料價格低廉，操作簡單易行，燃燒無煙，彎曲強度40?50MPa；斷裂伸長率660?700％，拉伸強度33?35MPa，缺口沖擊強度36?40kJ/m2；氧指數(shù)36?40％，無滴落，力學(xué)性能好，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。
【專利說明】
一種新型石墨烯無鹵阻燃PP及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石墨稀材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種新型石墨稀無鹵阻燃PP及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨稀(Graphene)是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈.蓋姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，成功從聚磷酸胺中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。
[0003]中國在石墨烯研究上也具有獨特的優(yōu)勢，從生產(chǎn)角度看，作為石墨烯生產(chǎn)原料的聚磷酸胺，在我國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生產(chǎn)和大尺寸生產(chǎn)是阻礙石墨烯大規(guī)模商用的最主要因素。而我國最新的研究成果已成功突破這兩大難題，制造成本已從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產(chǎn)難題。利用化學(xué)氣相沉積法成功制造出了國內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出了 7英寸石墨烯觸摸屏。
[0004]石墨烯在實驗室中是在2004年，當(dāng)時，英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈.杰姆和克斯特亞.諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的聚磷酸胺薄片。他們從高定向熱解聚磷酸胺中剝離出聚磷酸胺片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把聚磷酸胺片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經(jīng)過5年的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域已為時不遠(yuǎn)了。因此，在隨后三年內(nèi)，安德烈.蓋姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng)，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學(xué)獎。
[0005]石墨烯具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結(jié)合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至還要超過鉆石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的P電子，這些P電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達(dá)光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導(dǎo)電性。石墨烯是新一代的透明導(dǎo)電材料，在可見光區(qū)，四層石墨烯的透過率與傳統(tǒng)的ITO薄膜相當(dāng)，在其它波段，四層石墨烯的透過率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ITO薄膜。
[0006]石墨烯的出現(xiàn)在科學(xué)界激起了巨大的波瀾。人們發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有非同尋常的導(dǎo)電性能，超出鋼鐵數(shù)十倍的強度和極好的透光性，它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代電子科技領(lǐng)域引發(fā)一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地迀移，而傳統(tǒng)的半導(dǎo)體和導(dǎo)體，例如硅和銅遠(yuǎn)沒有石墨烯表現(xiàn)得好。由于電子和原子的碰撞，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體和導(dǎo)體用熱的形式釋放了一些能量，2013年一般的電腦芯片以這種方式浪費了72%_81%的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優(yōu)良特性。
[0007]中國在石墨烯研究上也具有獨特的優(yōu)勢，從生產(chǎn)角度看，作為石墨烯生產(chǎn)原料的聚磷酸胺，在我國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生產(chǎn)和大尺寸生產(chǎn)是阻礙石墨烯大規(guī)模商用的最主要因素。而我國最新的研究成果已成功突破這兩大難題，制造成本已從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產(chǎn)難題。利用化學(xué)氣相沉積法成功制造出了國內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出了 7英寸石墨烯觸摸屏。
[0008]2015年9月2日，據(jù)日本的科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)與日本東北大學(xué)的原子分子材料科學(xué)高等研究機(jī)構(gòu)(MMR)發(fā)表，在作為下一代蓄電池而被熱切期待的鋰空氣電池中，通過使用具備三維構(gòu)造的多孔材質(zhì)石墨烯作為陽極材料，獲得了較高的能量利用效率和100次以上的充放電性能。如果電動車使用這種新型電池，則巡航里程將從目前的200公里左右增加到500-600公里左右。
[0009]由于高導(dǎo)電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也是極為突出的。前不久美國NASA開發(fā)出應(yīng)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進(jìn)行檢測。而石墨烯在超輕型飛機(jī)材料等潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用，隨著社會城市化、科技化、人性化的發(fā)展，設(shè)計一種阻燃效果好、伸長率高、氧指數(shù)高且強度高的石墨烯無鹵阻燃PP及其制備方法，以滿足市場需求，是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]解決的技術(shù)問題:
[0011]本發(fā)明針對現(xiàn)有石墨烯無鹵阻燃PP強度低、伸長率低和阻燃效果差等技術(shù)問題，提供一種新型石墨烯無鹵阻燃PP及其制備方法。
[0012]技術(shù)方案:
[0013]一種新型石墨烯無鹵阻燃PP，所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP80-100份，石蠟10-30份，水鎂石50-70份，鋁酸酯2_8份，氫氧化鎂40-60份，氧化鋅1-5份，聚磷酸胺15-20份，三聚氰胺5-15份，APPl 5-25份。
[0014]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP80份，石蠟10份，水鎂石50份，鋁酸酯2份，氫氧化鎂40份，氧化鋅I份，聚磷酸胺15份，三聚氰胺5份，APP15份。
[0015]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PPlOO份，石蠟30份，水鎂石70份，鋁酸酯8份，氫氧化鎂60份，氧化鋅5份，聚磷酸胺20份，三聚氰胺15份，APP25份。
[0016]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP90份，石蠟20份，水鎂石60份，鋁酸酯5份，氫氧化鎂50份，氧化鋅3份，聚磷酸胺18份，三聚氰胺10份，APP20份。
[0017]一種所述石墨烯無鹵阻燃PP的制備方法，包括如下步驟:
[0018]第一步:按重量份數(shù)配比稱取石墨烯、PP、石蠟、水鎂石、鋁酸酯、氫氧化鎂、氧化鋅、聚磷酸胺、三聚氰胺和APP;
[0019]第二步:將原料在900C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻；
[0020]第三步:在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度205 °C、210 °C、220 °C、225 °C、220 °C、210 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速85r/min，制得石墨烯無鹵阻燃PP。
[0021]有益效果:
[0022]本發(fā)明所述一種新型石墨烯無鹵阻燃PP及其制備方法采用以上技術(shù)方案和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:1、阻燃性能良好，維卡軟化點130-140°C，離火自熄;2、原料價格低廉，操作簡單易行，燃燒無煙，彎曲強度40-50MPa; 3、斷裂伸長率660-700%，拉伸強度33-35MPa，缺口沖擊強度36_40kJ/m2;4、氧指數(shù)36-40%，無滴落，力學(xué)性能好，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024]按重量份數(shù)配比稱取石墨烯100份，PP80份，石蠟10份，水鎂石50份，鋁酸酯2份，氫氧化鎂40份，氧化鋅I份，聚磷酸胺15份，三聚氰胺5份，APP15份。
[0025]將原料在90 0C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻。
[0026]在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度205 °C、210 °C、220 °C、225 °C、220 °C、210 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速85r/min，制得石墨稀無齒阻燃PP。
[0027]實施例2:
[0028]按重量份數(shù)配比稱取石墨烯100份，PPlOO份，石蠟30份，水鎂石70份，鋁酸酯8份，氫氧化鎂60份，氧化鋅5份，聚磷酸胺20份，三聚氰胺15份，APP25份。
[0029]將原料在90°C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻。
[0030]在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度205 °C、210 °C、220 °C、225 °C、220 °C、210 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速85r/min，制得石墨稀無齒阻燃PP。
[0031]實施例3:
[0032]按重量份數(shù)配比稱取石墨烯100份，PP90份，石蠟20份，水鎂石60份，鋁酸酯5份，氫氧化鎂50份，氧化鋅3份，聚磷酸胺18份，三聚氰胺10份，APP20份。
[0033]將原料在90°C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻。
[0034]在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度205 °C、210 °C、220 °C、225 °C、220 °C、210 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速85r/min，制得石墨稀無齒阻燃PP。
[0035]阻燃性能良好，維卡軟化點140°C，離火自熄；原料價格低廉，操作簡單易行，燃燒無煙，彎曲強度50MPa;斷裂伸長率700 %，拉伸強度35MPa，缺口沖擊強度40kJ/m2;氧指數(shù)40%，無滴落，力學(xué)性能好，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。
[0036]以上實施例中的所有組分均可以商業(yè)購買。
[0037]上述實施例只是用于對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行闡述，而不是限制，因此在和本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)該認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種新型石墨烯無鹵阻燃PP，其特征在于，所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP80-100份，石蠟10-30份，水鎂石50-70份，鋁酸酯2-8份，氫氧化鎂40-60份，氧化鋅1-5份，聚磷酸胺15-20份，三聚氰胺5_15份，APPl 5_25份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型石墨烯無鹵阻燃PP，其特征在于:所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP80份，石蠟10份，水鎂石50份，鋁酸酯2份，氫氧化鎂40份，氧化鋅I份，聚磷酸胺15份，三聚氰胺5份，APP15份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型石墨烯無鹵阻燃PP，其特征在于:所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP100份，石蠟30份，水鎂石70份，鋁酸酯8份，氫氧化鎂60份，氧化鋅5份，聚磷酸胺20份，三聚氰胺15份，APP25份。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型石墨烯無鹵阻燃PP，其特征在于:所述石墨烯無鹵阻燃PP的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PP90份，石蠟20份，水鎂石60份，鋁酸酯5份，氫氧化鎂50份，氧化鋅3份，聚磷酸胺18份，三聚氰胺10份，APP20份。5.—種權(quán)利要求1所述新型石墨烯無鹵阻燃PP的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步:按重量份數(shù)配比稱取石墨烯、PP、石蠟、水鎂石、鋁酸酯、氫氧化鎂、氧化鋅、聚磷酸胺、三聚氰胺和APP; 第二步:將原料在90 0C下攪拌40分鐘，攪拌速度為1000r/min，使其混合均勻； 第三步:在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度205 °C、210 °C、220 °C、225 °C、220°C、210 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速85r/min，制得石墨稀無齒阻燃PP。
【文檔編號】C08K5/3492GK106046557SQ201610647300
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月9日 公開號201610647300.8, CN 106046557 A, CN 106046557A, CN 201610647300, CN-A-106046557, CN106046557 A, CN106046557A, CN201610647300, CN201610647300.8
【發(fā)明人】葉偉然
【申請人】葉偉然