[发明专利]一种石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

聚氯乙烯是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77～90℃，170℃左右开始分解，对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的PVC分子量一般在5万～11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。然后为了提高聚氯乙烯的力学性能，往往在其中加入多种无机添加剂，然后无机添加剂与聚合物的相容性差，容易造成团聚，降低成品的稳定性强度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的制备方法方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取13-20重量份的石墨烯，加入到其重量30-40倍的混酸溶液中，升高温度为50-60℃，超声1-2小时，过滤，将沉淀水洗，与0.7-1重量份的辛基异噻唑啉酮混合，搅拌均匀，常温干燥，得氧化石墨烯；

(2)取2-4重量份的硬脂酸铝，加入到其重量6-9倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，加入上述氧化石墨烯，在65-70℃下保温2-3小时，蒸馏，除去四氢呋喃，与1-2重量份的硬脂酸混合，搅拌至常温，得羧基化石墨烯；

(3)取辛基苯基环四硅氧烷、蓖麻油酸混合，加入到混合料重量3-4倍的N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀，升高温度为50-60℃，加入硬脂酸钡，保温搅拌10-20分钟，得有机硅氧烷分散液；

(4)取聚氯乙烯，加入到其重量1.7-2倍的碳酸二甲酯中，搅拌均匀，送入到反应釜中，升高温度为130-140℃，保温搅拌20-30分钟，出料，与上述三乙醇胺硼酸酯混合，搅拌至常温，得改性聚氯乙烯分散液；

(5)取1-2重量份的三乙胺，加入到其重量3-5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，与上述改性聚氯乙烯分散液，超声10-15分钟，蒸馏除去乙醇，得胺化有机聚氯乙烯；

(6)取上述羧基化石墨烯、胺化有机聚氯乙烯混合，加入到有机硅氧烷分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，在86-90℃保温搅拌40-50分钟，出料，过滤，将沉淀水洗，真空100-105℃下干燥1-2小时，冷却至常温，得酰胺有机化石墨烯交联聚氯乙烯；

(7)取上述酰胺有机化石墨烯交联聚氯乙烯，与120-130重量份的聚氯乙烯、2-3重量份的三聚氰胺混合，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述石墨烯改性聚氯乙烯复合材料。

本发明的优点：

本发明将石墨烯通过在混酸溶液中氧化处理，然后通过硬脂酸铝有机化、硬脂酸酸化，得到羧基化石墨烯，然后将辛基苯基环四硅氧烷在吡咯烷酮中分散，同时引入蓖麻油酸，得到酸性的有机硅氧烷分散液，然后再将聚氯乙烯通过三乙醇胺硼酸酯改性处理，增强了塑性和耐候性能，再通过三乙胺的醇溶液胺化，最后将胺化的聚氯乙烯与羧基化石墨烯混合，在酸性的有机硅氧烷分散液中交联反应，得到酰胺有机化石墨烯交联聚氯乙烯，进一步熔融，得到成品材料；

本发明将石墨烯与聚氯乙烯分别有机化处理后再交联，增强了石墨烯在聚合物间的分散性，提高了成品材料的稳定性强度。

具体实施方式

实施例1

一种石墨烯改性聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取20重量份的石墨烯，加入到其重量40倍的混酸溶液中，升高温度为60℃，超声2小时，过滤，将沉淀水洗，与1重量份的辛基异噻唑啉酮混合，搅拌均匀，常温干燥，得氧化石墨烯；

(2)取4重量份的硬脂酸铝，加入到其重量9倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，加入上述氧化石墨烯，在70℃下保温3小时，蒸馏，除去四氢呋喃，与2重量份的硬脂酸混合，搅拌至常温，得羧基化石墨烯；