[发明专利]一种原位聚合制备EVA/石墨烯复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种原位聚合制备EVA/石墨烯 复合材料的方法。

背景技术

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA），是一种由乙烯和醋酸乙烯酯（VAc）两种单体共聚 而成的高支化度的无规共聚物。EVA是最主要的乙烯衍生共聚物之一，根据共聚物中VAc的 含量不同可分为EVA树脂、EVA弹性体及EVA乳液三大类。EVA具有优良的弹性、柔韧性、耐冲 击性、填料相容性和热密封性，且具有良好的耐应力开裂性、耐低温性、化学稳定性及无毒 等特点，使其广泛地应用于薄膜制品、发泡材料、电线电缆、制鞋、光伏电池封装胶膜以及热 熔胶等领域。

随着纳米科学技术的飞速发展，许多无机纳米材料被赋予了独特的性能，利用其 对聚合物进行改性，可显著改善材料强度、韧性、热稳定性等性能，拓宽材料在各领域的应 用。

石墨烯是一种力学、电学性能都很优异的无机纳米材料，它在常温下的杨氏模量 高达1.0TPa，断裂强度高达130GPa，导热系数高达5300W/m·K，电子迁移率超过1500cm²/ V·s，电阻率约为10^-8Ω·m，这些特殊的性能使其成为聚合物改性的理想纳米级填充料。研 究证明，当石墨烯在聚合物基材中均匀分散后，将可以大幅度提高聚合物基材的力学、电学 和热学性能。

目前，有关EVA/石墨烯复合材料的制备方法多数采用共混的方法。温鹏等将乙烯- 醋酸乙烯共聚物、石墨烯粉、白油、抗氧化剂、硬脂酸锌通过混合，塑化，造粒，脱水，干燥，制 备了一种电缆用含石墨烯的聚烯烃高半导电屏蔽料（见公开号为CN103739929A的中国发明 专利申请）。邢研等将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的四氢呋喃溶液滴加到氧化石墨烯的四氢呋 喃分散液中，混合得到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与氧化石墨烯的复合材料，除去溶剂，加入 硫化剂，在双辊上进一步混合均匀，在170℃下模压硫化成型，得到一种乙烯-乙酸乙烯酯共 聚物/氧化石墨烯复合材料（见公开号CN102532673B的中国发明专利申请）。许达将预先分 散在氯仿溶液中的石墨烯悬浮液加入到EVA的氯仿溶液中，在机械搅拌和超声的共同作用 下，制备得到EVA/石墨烯复合材料（许达.石墨烯及其聚烯烃复合材料的制备与性能研究 [D].哈尔滨理工大学硕士学位论文.2012.）。郑玉婴采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制 得氧化石墨烯纳米带，利用硅烷偶联剂KH-570对其进行改性得到功能化氧化石墨烯纳米 带，以EVA树脂为基体，通过溶液涂覆成膜工艺获得功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料 薄膜（郑玉婴.功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征[J].材料工程, 2015,(43)2,96-102.）。郑玉婴等还将该功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜申请 了发明专利（见公开号CN104212053A的中国发明专利申请）。肖淑娟等将石墨烯的二甲苯溶 液加入到EVA的二甲苯溶液中，机械搅拌及超声震荡，得到EVA/石墨烯复合材料（肖淑娟,于 守武,谭小耀.EVA/石墨烯复合材料的制备及性能研究[J].化学世界,2015,8,501-505.）。 一般而言，采用溶液共混法，在制备工艺过程中需要用到大量的溶剂，环境污染较严重，且 工艺能耗高，反应过程长，收率较低，几乎无法实现工业化；采用熔融共混法，石墨烯难以达 到纳米尺度的分散。而胡圣飞将EVA、石墨以及其他助剂经双螺杆挤出切粒，得到EVA/石墨 小粒子，然后利用爆破剥离法制备树脂/石墨烯导电塑料发泡母料，再经双螺杆挤出脱泡得 到树脂/石墨烯导电塑料母料（见公开号为CN104592620A的中国发明专利申请），但目前爆 破理论还未成熟，在制备过程中可能会因爆破技术控制不合理而造成一些危害。

迄今为止，未见采用溶液聚合原位制备EVA/石墨烯复合材料的报道，综上可见，利 用石墨烯原位改性EVA材料可为EVA/石墨烯复合材料开辟了一条新的路径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足与缺陷，提供一种原位聚合制 备EVA/石墨烯复合材料的方法。该方法可实现石墨烯的分散均匀，保持其纳米特性，是一种 有效、易实施的方法。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种原位聚合制备EVA/石墨烯复合材料的方法，包括以下步骤：