[发明专利]石墨烯/碳纳米管协同改性PVC复合材料、其制法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于给水管道的复合材料，尤其涉及一种石墨烯/碳纳米管协同改性PVC复合材料、其制法与应用，属于石墨烯纳米复合材料技术领域。

背景技术

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，单层石墨烯厚度仅有0.34nm，它既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。另外它还非常的致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为防腐涂料、复合增强材料以及透明电子产品等的填料。

碳纳米管自上世界初被日本科学家发明以来，以其在电学，力学，生物学等方面独特的性能备受大家的瞩目，但是在长达近一个世纪的时间里碳纳米管技术发展非常缓慢，这主要是碳纳米管上基团较少，化学活性较低，很难与其它材料进行复合，这严重阻碍了碳纳米管的发展。自从上世纪末期开始，碳纳米管技术发展非常迅速，在其功能化方面很多科学家做了大量的工作，取得了不错进展，目前碳纳米管在纤维制品、人工肌肉、医药载体、传感器、电学材料等方面已经取得了非常不错的成绩。

石墨烯和碳纳米管做为碳家族成员中的明星材料，由于其独特的性能，备受各国研究人员的重视，但是它们都面临一个同样的发展难题，那就是难于分散，化学活性低，界面结合力差，这严重阻碍了它们的发展。目前不管是石墨烯材料还是碳纳米管材料，它们在聚合物中的复合技术主要以化学共价改性聚合为主，该复合技术是通过对石墨烯或者碳纳米管进行功能化处理，形成功能化石墨烯或者碳纳米管，功能化石墨烯或者碳纳米管表面所拥有的官能团与聚合物链段上的活性基团发生的酯化反应，并与聚合物链端的相应基团进行共价结合，从而形成改性的复合材料，这种方法由于涉及的化学过程繁琐，技术相对复杂，复合材料的性能稳定性较差，目前基本处于实验室的研究阶段，规模化生产成品的条件还不太成熟。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种石墨烯/碳纳米管协同改性PVC复合材料、其制法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种石墨烯/碳纳米管协同改性PVC复合材料的制备方法，其包括：

提供石墨烯/碳纳米管复合材料；

将所述石墨烯/碳纳米管复合材料、PVC树脂、有机锡、氯化聚乙烯、硬脂酸、白油、钛白粉以及钙粉加入第一溶剂中混合均匀，形成石墨烯/碳纳米管/PVC混合材料，之后干燥，获得无任何溶剂的石墨烯/碳纳米管协同改性PVC复合材料。

作为优选方案之一，所述制备方法包括：将按照重量份计算的PVC树脂100份、石墨烯/碳纳米管复合材料15～35份、有机锡3～5份、氯化聚乙烯5～8份、硬脂酸0～2份、白油0～2份、钛白粉0～1份以及钙粉0～20份加入到第一溶剂300～350份中，并在常温常压搅拌分散，形成石墨烯/碳纳米管/PVC混合材料。

进一步的，所述搅拌的速度为1500～2000r/min，时间为3～4小时。

作为优选方案之一，所述制备方法包括：将石墨烯粉体、碳纳米管、分散剂以及消泡剂加入第二溶剂中混合均匀，形成石墨烯/碳纳米管复合材料。

更优选的，所述制备方法包括：将按照重量份计算的石墨烯粉体1.5～2.5份、碳纳米管1.5～2.5份、分散剂1.0～1.5份以及消泡剂1.0～2.0份加入到第二溶剂100份中，并进行球磨，形成石墨烯/碳纳米管复合材料。

进一步的，所述球磨的温度在50℃以下，速度为1200～1500r/min，时间为3～4小时。

作为优选方案之一，所述石墨烯/碳纳米管复合材料的浓度为1.5～2％。

作为优选方案之一，所述干燥的温度为75～80℃，时间为10～12小时。

优选的，所述PVC树脂的分子量为5～10万。

优选的，所述碳纳米管包括多壁碳纳米管。

优选的，所述第一溶剂包括乙醇。

优选的，所述第二溶剂包括水，尤其优选为去离子水。

优选的，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、改性聚氨酯和超支化丙烯酸聚合物中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

优选的，所述消泡剂包括溶剂型改性有机硅、聚醚改性碳材料和水性改性有机硅中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。