[发明专利]一种通过拉伸制备石墨烯/玻璃纤维增强母料的方法

摘要

本发明属于石墨烯复合材料的制备技术领域，提供了一种通过拉伸制备石墨烯/玻璃纤维增强母料的方法。将石墨氧化处理后与玻璃纤维连接，进一步还原，通过辅助高分子聚合物在偏心密炼机转子中的拉伸作用下，使得玻璃纤维在拉伸力的作用下定向分布，玻璃纤维附着的石墨被拉伸剥离为石墨烯并与随玻璃纤维的拉伸方向原位分散开来。其显著的作用是石墨烯的强大界面赋予了玻璃纤维强度和韧性，同时石墨烯在高分子聚合物中分散均匀，对高分子的缠绕增强功能明显。获得的石墨烯/玻璃纤维增强母料相比于传统玻璃纤维增强母料大幅提升了增强效果。

主权项

一种通过拉伸制备石墨烯/玻璃纤维增强母料的方法，其特征在于将石墨与玻璃纤维预先复合，通过与高分子聚合物形成热塑体后，送入偏心密炼机，偏心密炼机的转子为偏心转子，在转动过程中不断变化物料空间，从而产生拉伸流变，在拉伸流变过程中将石墨拉伸剥离为石墨烯，同时将玻璃纤维拉伸梳理为定向分布，石墨烯通过玻璃纤维的定向分布均匀原位分散在高分子聚合物中，形成石墨烯/玻璃纤维增强母料，具体步骤如下：（1）玻璃纤维的改性处理：将一定量的玻璃纤维置于丙酮中，浸泡一段时间，然后在一定浓度的盐酸溶液中处理一段时间，使其羟基化，将其洗涤并烘干后备用；（2）氧化石墨分散液的制备：采用三步升温法制备氧化石墨，第一步与硝酸钠和高锰酸钾反应，第二步加入去离子水，第三步加入双氧水，所得的氧化石墨制成一定浓度的分散液，并调节pH值至弱酸性；（3）氧化石墨与玻璃纤维的复合及还原：将步骤（1）处理的玻璃纤维置于步骤（2）处理的氧化石墨分散液中，静置一段时间，洗净烘干，然后置于氢碘酸与乙酸的自然挥发气流中，在30~50℃下将氧化石墨还原；（4）聚合物的拉伸密炼及造粒：将步骤（3）得到的物料与高分子聚合物混合均匀，置于偏心密炼机中，升高温度，偏心密炼机的转子为偏心转子，在转动过程中不断变化物料空间，从而产生拉伸流变，在拉伸流变过程中将石墨拉伸剥离为石墨烯，同时将玻璃纤维拉伸梳理为定向分布，石墨烯通过玻璃纤维的定向分布均匀分散在高分子聚合物中，然后挤出造粒，得到石墨烯/玻璃纤维增强母料。