[发明专利]一种杂化材料、石墨烯改性耐热PE-RT管材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种杂化材料、石墨烯改性耐热PE‑RT管材及其制备方法，所述杂化材料，其制备包括如下步骤，将氧化石墨烯分散液与植物多酚溶液混合均匀，然后加入层状硅酸盐，充分搅拌后，加热至50～90℃，反应6～15h；所述氧化石墨烯、植物多酚以及层状硅酸盐的质量比为1：(0.5～1)：(0.1～1)。本发明采用耐热聚乙烯、抗氧剂等组分制备出具有优良的力学性能、耐高温蠕变性能、耐热老化性能和挤出加工性能的耐热PE‑RT管材，生产工艺简单，适于工业化生产，可广泛用于制备热水管道系统用管材和管件。

技术领域

本发明属于PE-RT管材技术领域，尤其是涉及一种杂化材料、石墨烯改性耐热PE-RT管材及其制备方法。

背景技术

耐热聚乙烯(PE-RT)管材既具有普通聚乙烯管材的性能，如可熔接性、可回收再利用及成型加工、施工方便等特点，还具有接近交联聚乙烯管材的长期耐热性能，同时它还具有独特的柔韧性，是一种节能、环保型的塑料管材。提高耐热性和老化性能一直是PE-RT管材研究的重点和难点。

石墨烯是一种具有超强的机械强度、高导热率、高透光率、高比表面积等特点的新型二维碳材料，其优良特性使其在高性能电子器件、复合材料、气体传感器及能量存储等领域有着广泛的应用前景，尤其是其超高的热导率，被认为是优秀的导热材料。但石墨烯表面呈惰性状态，同时石墨烯与聚合物相互作用较弱，且各片层间因存在较强的范德华力而易发生聚集，这些原因导致其在聚合物中很难分散，对石墨烯在聚合物中应用造成了极大困难。因此，提高石墨烯与聚合物之间的相互作用，提高石墨烯在聚合物中分散是制备高性能石墨烯/聚合物纳米复合材料的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种杂化材料、石墨烯改性耐热PE-RT管材及其制备方法，以克服现有技术中的不足，改善PE-RT管复合材料的加工、力学、耐热和耐老化等性能。本发明利用简单方法实现了石墨烯与层状硅酸盐的有序聚集组装，实现了石墨烯在聚合物基体中的均匀分散。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种石墨烯层状硅酸盐杂化材料，其制备包括如下步骤，将氧化石墨烯分散液与植物多酚溶液混合均匀，然后加入层状硅酸盐，充分搅拌后，加热至50～90℃，反应6～15h；所述氧化石墨烯、植物多酚以及层状硅酸盐的质量比为1：(0.5～1)：(0.1～1)；优选的，加热至60～80℃，反应8～10h。

优选的，所述的植物多酚包括儿茶酚、阿魏酸、儿茶素、没食子酸、水解单宁中的一种或者多种；所述的层状硅酸盐为蒙脱土、水滑石、锂皂石、高岭土、绿土、伊利石、凹凸棒石、海泡石、蛭石、水云母中的一种或两种以上。

优选的，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～1.5mg/mL；所述植物多酚溶液的浓度为0.5～1.5mg/mL；优选的，所述氧化石墨烯分散液的浓度为 1mg/mL；所述植物多酚溶液的浓度为1mg/mL。

本发明另一目的是提供如上所述的石墨烯层状硅酸盐杂化材料在管道中的应用。

本发明同时提供了一种包含如上所述的石墨烯层状硅酸盐杂化材料的石墨烯改性耐热PE-RT管，其特征在于：包括如下重量份数的组分， PE-RT100份，抗氧剂0.02～1份，石墨烯层状硅酸盐纳米杂化材料0.1～3份。

优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫酯类抗氧剂的混合物，其重量比为0.05～0.5:0.1～0.5：0.05～0.5。