[发明专利]一种石墨烯改性塑料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料改性技术领域，特别是涉及一种石墨烯改性塑料的制备方法。

背景技术

近几年来，随着恐怖事件的频繁发生和人们自我保护意识的增强，防护已成为了一个全球的重要问题。在包括中国的很多国家，枪械的使用在一定程度上受到严格的限制，而来自匕首、刺刀等锐器的威胁却随处可见，这使得防刺材料的研究开发工作成为研究的热点。目前，国内安保防护装备的配备还比较落后，为高危职业人群提供能够阻碍锐器刺伤的防刺服越来越受到政府和公众的关注。但目前防刺服材料存在重量重等缺点，且制备的工艺复杂、原料的成本比较昂贵。石墨烯材料具有良好的防穿刺性能，有望应用于防穿刺材料领域。但石墨烯的应用过程中存在着一个问题，即在石墨烯的分散过程中，由于完整结构的石墨烯由含稳定键的苯六元环组成，化学稳定性高，表面呈惰性状态，与其他介质相互作用较弱，且石墨烯片层间存在很强的分子间作用力，导致片层极易堆叠在一起而难以分散开来，很难溶解于溶剂中，更难与其他塑料材料均匀地复合，而单一的石墨烯材料由于上述特性，不适合制成防穿刺产品。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐冲刺的石墨烯改性塑料的制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种石墨烯改性塑料的制备方法，包括如下步骤：

将石墨烯材料分散到有机溶剂-水体系中，置于球磨机中混合研磨2h-5h，得到石墨烯混合液；

用NaOH溶液调节石墨烯混合液的pH值至10.0-10.6后，加入改性剂、活性分散剂、助分散剂、抗氧剂共混后，置于超声剥离剂中，进行30min～2h的超声剥离，干燥后得到改性石墨烯；

将塑料基体加热到240℃-300℃，制得熔融状态的塑料基体；

将所述改性石墨烯与熔融状态的塑料基体共混，再加入玻璃纤维混合均匀，并送至造粒机中挤出造粒，得到颗粒，将所述颗粒冷却、干燥，即得所述石墨烯改性塑料。

进一步的，所用石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯中的一种或两种混合。

进一步的，所述有机溶剂-水体系中的有机溶剂为丙酮、无水乙醇、乙二醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺中的一种或几种混合，所述有机溶剂-水体系的加入量为石墨烯材料质量的100-200倍。

进一步的，所述NaOH溶液的浓度为6-8mol/L，所述NaOH溶液的加入量为石墨烯材料质量的0.2倍-0.5倍。

进一步的，所述改性剂、活性分散剂、助分散剂、抗氧剂的用量分别为石墨烯材料质量的0.01倍-0.07倍、0.1倍-0.4倍、0.05倍-0.2倍、0.01倍-0.05倍。

进一步的，所述改性剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或两种以上的复合物；所述活性分散剂为活性磷酸钙、活性碳酸钙中的一种；所述助分散剂为聚乙二醇；所述抗氧剂为抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂MB中的一种。

进一步的，所述超声剥离剂的质量浓度为1％～20％。

进一步的，所述超声剥离剂为葡萄糖水溶液、蔗糖水溶液和果糖水溶液中的至少一种。

进一步的，所述塑料基体、玻璃纤维用量分别为石墨烯材料质量的10倍-80倍、5倍-60倍。

进一步的，所述塑料基体为PA12。