[发明专利]一种石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，特别涉及一种石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由一层在蜂巢晶体点阵上密集包裹的碳原子以sp²杂化连接而成的新型二维原子晶体，其在二维纳米材料中是世界上最薄的，厚度仅为0.35nm。石墨烯特殊的结构，赋予了其优异的物理化学性质。石墨烯强度达130GPa，是已测材料中最高的；载流子迁移率大约在15000 cm²/V·s，也是已知最大的，是目前商用硅片迁移率的十倍以上；其热导率是金刚石的3倍；此外，其还具有室温量子霍尔效应以及室温铁磁性等特殊性质。石墨烯优异的机械、出色的光电性质，结合其特殊的单原子层的二维平面结构，再加之其较高的比表面积，都为石墨烯在各种柔性电子器件以及功能复合材料等方面应用及材料制备提供了可靠的保障。

Natta于1954年最早合成出全同聚丁烯-1（iPB-1），国外上个世纪60年代已经工业化。全同聚丁烯-1是一种高性能聚烯烃材料，具有优异的耐热蠕变性能和耐应力开裂性能，其耐热蠕变性要明显优于通用的聚丙烯和聚乙烯，可在95℃下长期使用。

但是全同聚丁烯-1一直没有像聚丙烯与聚乙烯那样得到大规模的商业化生产与应用，这是由于其在结晶过程中存在着晶型转变及结晶速率慢的问题，即iPB-1从熔体中结晶时先生成不稳定的晶型Ⅱ，然后在室温下慢慢的转变成稳定的晶型Ⅰ，所述转变时间约需7~10天，速度很慢，严重制约了全同聚丁烯-1的应用。如目前全同聚丁烯-1主要用于热水管，其要求管材挤出生产后需在仓库中静置7天后才可以使用，且静置期间不能挤压，可见全同聚丁烯-1结晶速率慢的缺陷给其应用造成了极大的不便，成为亟待解决的技术问题。

申请号为200710043727.8的中国发明专利申请《CO₂调控等规聚丁烯-1晶型II向晶型I转变的方法》，公开了一种将晶型为II型的等规聚丁烯-1置于CO₂气氛中，0.1-48小时，获得晶型为I的等规聚丁烯-1的方法，但是该方法不但需要CO₂气氛、加热和加压，而且还需要长达48小时的时间，因此操作复杂，不适合在商业化生产中广泛的应用。

现有技术中还未见采用添加石墨烯来实现全同聚丁烯-1快速结晶的方法，也未见石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料或其制备方法的报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料，使其具有操作简便、快速结晶、适于大规模的商业化生产与应用的特点。本发明的另一目的在于提供这种石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料的制备方法。

本发明的技术方案为：一种石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料，其由石墨烯和全同聚丁烯-1组成。

优化的，其中石墨烯的重量不超过全同聚丁烯-1重量的5%。

优化的，其中石墨烯的重量为全同聚丁烯-1重量的0.5～1%。

本发明提供的石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料的制备方法，包括如下步骤，

步骤一，将石墨烯加入有机溶剂中，超声分散，得到石墨烯悬浮液；

步骤二，将全同聚丁烯-1溶于另一种有机溶剂中后与石墨烯悬浮液混合，全同聚丁烯-1包裹着石墨烯析出，析出物干燥即得到石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料。

优化的，分散石墨烯的反溶剂选自异丙醇、丙酮、甲醇、乙醇中的一种或多种组成的混合物。

优化的，溶解全同聚丁烯-1的有机溶剂选自二甲苯、甲苯、苯、乙醚中的一种或多种组成的混合物。

优化的，超声分散的功率为100~650W、时间为0.5~1h。

本发明提供的另一种石墨烯/全同聚丁烯-1复合材料的制备方法，将石墨烯与全同聚丁烯-1粉料混合均匀后，加入共混设备中共混后制备成复合材料。

优化的，所述共混设备为双辊开炼机、密炼机、转矩流变仪、挤出机或注射机。

优化的，共混时间为5~20min。

本发明的有益效果在于：1、通过在全同聚丁烯-1中添加石墨烯，使制得的复合材料具有操作简便、快速结晶、结晶温度高的特点，适于大规模的商业化生产与应用；2、采用新型的溶解-絮凝法制备复合材料，首先将石墨烯分散在反溶剂中，而不是将石墨烯分散于全同聚丁烯-1的溶液中，这样省去了寻找既可以分散石墨烯又可以溶解全同聚丁烯-1的麻烦，扩展了溶解-絮凝法的使用范围；3、采用共混设备制备复合材料具有步骤简单、易操作的特点。

附图说明