[发明专利]一种改性石墨烯及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种改性石墨烯，所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：S1、将石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素加入水中，研磨，得石墨烯分散液；S2、将石墨烯分散液、氢氧化钙饱和溶液加入乳化机乳化分散，然后离心，冷冻干燥，得多孔碳酸钙修饰石墨烯。本发明制备的改性石墨烯应用于树脂中，可以有效提高树脂的强度和韧性。

技术领域

本发明属于改性塑料领域，涉及一种改性石墨烯及其制备方法和应用。

背景技术

聚丙烯是一种的热塑性通用树脂，因具有耐化学性、耐热性、电绝缘性和良好的高耐磨加工性能等，使其在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、化工和食品工业等众多领域得到广泛的应用，但是聚丙烯在一些应用场合，表现出强度弱，无法满足使用条件，需要对聚丙烯进行增强改性。

目前PP增强改性使用最广泛的就是填充改性，主要过程就是硅酸盐、碳酸钙、二氧化硅、纤维素、玻璃纤维等填料填充于PP树脂中，达到提高树脂强度效果。

中国发明专利申请CN201710535349.9，公开了一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，复合材料由聚丙烯60～100份、玻璃纤维0～40份、界面相容剂0～8份、偶联剂0～2份经双螺杆挤出机挤出制备而得。

中国发明专利申请CN201611157319.0，公开了一种改性聚丙烯复合增强增韧板材的制备方法，其成分按质量计包括以下组分：聚丙烯50～80份、石墨烯粉5～20份、碳纤维8～20份，还包括以下组分：有机铬络合物1～2.2份，不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4～7.4份、马来酸酐相溶剂0.6～1.6份、锡酸酯1～1.8份、硫代二丙酸双酯1～4份；其制备方法是先对石墨烯粉和碳纤维表面处理，再将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、硫代二丙酸双酯、经表面处理的石墨烯粉高速混合成石墨/PP混料，然后将石墨烯/PP混料和烘干的玻纤挤得石墨烯改性增强PP材料。

中国发明专利申请CN201811610657.4，公开了一种提高冲击强度的聚丙烯改性材料及其制备方法，所述改性材料是由以下组分按重量百分比制备而成：聚合物基体70wt％、刚性粒子增强剂1～20wt％、增容剂5～28wt％、稳定剂0.1～5wt％、其他添加剂0～5wt％。

中国发明专利申请CN202011032322.6，公开了一种石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法包括：将石墨烯、石墨烯处理剂和填料加入第一混合设备中，并在第一转速下进行第一混合搅拌，获得处理过的混合碳纳米填料；将混合碳纳米填料与填料包覆剂、流动改性剂、稳定剂和聚丙烯树脂加入第二混合设备，且在第二转速下进行第二混合搅拌，获得预分散处理混合物；将预分散处理混合物进行第一熔融共混，获得第一共混物；将第一共混物进行第二熔融共混，获得石墨烯增强聚丙烯母粒；将石墨烯增强聚丙烯母粒干燥后与聚丙烯树脂混合均匀，并进行管材加工成型，获得石墨烯增强聚丙烯复合材料。

现有技术中，大多通过填充增强材料对PP树脂增强改性，通过添加助剂改善增强材料在树脂体系中的分散，但是始终存在增强材料分散不均、相容性差导致韧性变差的技术缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种在石墨烯表面沉积有多孔碳酸钙的改性石墨烯，通过多孔碳酸钙的修饰有利于提高石墨烯表面积，防止石墨烯团聚，有助于石墨烯在树脂中的分散均匀性，从而提高树脂的强度和韧性。

本发明的一个目的在于提供一种改性石墨烯，所述改性石墨烯为多孔碳酸钙沉积在石墨烯表面制得的多孔碳酸钙修饰石墨烯。

本发明的第二目的在于提供一种改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

S1、将石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素加入水中，在优选为转速5000～8000rpm条件下研磨1～3小时，得石墨烯分散液；

S2、将石墨烯分散液、氢氧化钙饱和溶液加入乳化机乳化分散，然后离心，冷冻干燥，得多孔碳酸钙修饰石墨烯。