[发明专利]一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑发泡EVA复合材料及其制备方法，通过将预混的发泡剂和氧化石墨烯微球加入EVA中混合均匀，经过第一步低温发泡后，EVA内部形成孔洞，氧化石墨烯微球分布于孔洞内部，再经第二步发泡后，发泡剂进一步分解使得孔洞得以继续生长，而孔洞内的氧化石墨烯微球发生膨胀并还原，逐渐充满孔洞，最终得到多孔石墨烯填充的发泡EVA材料。石墨烯填充于EVA孔洞中，起到支撑和能量吸收的作用，可有效提升发泡材料的强度和弹性，并且可提升发泡材料的吸声、吸波、电磁屏蔽等性能，得到差异化发泡材料。本方法简单易行，氧化石墨烯的加入对原有制备工艺无影响，在提升材料基础性能之余可赋予材料新的功能，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法。

背景技术

EVA是无定型塑料，环保无毒，收缩率为2％，密度0.95g/cm³比水轻，其表面光泽性差，机械强度底，弹性好，流动性好，容易加工成型。根据乙酸乙烯在EVA中含量不同，EVA被广泛运用于婴儿童车轮子，薄膜、重合薄膜、各种成型制品、胶粘剂等领域。目前我国EVA树脂第一大消费领域是发泡制品，占总消费量的65％～68％。这主要是由于EVA树脂具有良好的发泡性能，而且自身又具有优异的回弹耐老化性、耐龟裂性，制得的泡沫材料密度低，比强度高、能吸收载荷，因而用途十分广泛。EVA发泡材料作为一种用途广泛、造价低廉的工业材料，在国内需求一直处于增长状态。即便在金融危机的影响下，从06年到10年依然保持超过9％的增长率。EVA发泡分为三种：传统平板大发泡，模内小发泡以及射出。而从生产效率，废弃率和能耗角度考虑，射出成型是发泡EVA的发展主方向。

石墨烯是一种具有单原子层厚度的二维碳材料，具有低密度、极高的力学强度、热导率和电导率和优良的耐腐蚀性，并且与高分子材料的亲和性好，可作为高分子材料的增强体使用。在极低的添加量下(低于1％)就能显著提升材料的各项性能指标，具有广阔的市场前景。专利CN201710474883中将功能化石墨烯加入发泡EVA体系中，使得体系的阻尼系数显著提升。

本发明利用氧化石墨烯微球的热不稳定性，将氧化石墨烯微球和发泡剂预先共混，再加入EVA和其它助剂的混合体系中。在第一段发泡时，发泡剂先分解出气体在EVA中形成孔洞，而氧化石墨烯微球则留在这些孔洞中。在温度进一步提升后，一方面发泡剂完全分解，促使孔洞生长扩大，另一方面氧化石墨烯片表面的含氧集团分解，使得氧化石墨烯微球发生体积膨胀，从而逐渐填充进EVA的孔洞中，形成支撑网络结构。最终使得复合材料的力学性能显著提升，并且由于石墨烯多孔结构的存在，使得复合泡沫的吸波性能和防腐性能得到提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯-发泡EVA复合材料，石墨烯片搭接成多孔网络填充于发泡EVA的孔洞之中。

一种石墨烯-发泡EVA复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过雾化干燥法将尺寸为1～50微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3～6。

(2)将步骤(1)得到的1～10质量份氧化石墨烯微球与2～4质量份发泡剂混合均匀。

(3)将100质量份EVA和0.2～0.6份硬脂酸，0.3～1份过氧化二异丙苯，0.6～1份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为85～100℃。

(4)将步骤(3)的产物与步骤(2)的产物一起加入密炼机，在100～110℃密炼。

(5)将步骤(4)得到的产物加入模具，在120～135℃下发泡3～10分钟，升温至135～160℃发泡5～20分钟。

进一步地，所述步骤(1)的雾化干燥温度为130～200℃。