[发明专利]一种汽车工程塑料专用石墨烯母料的制备方法

说明书

本发明提供一种汽车工程塑料专用石墨烯母料的制备方法，将石墨烯以浆体形式预先与多孔微球复合，使多孔微球携带石墨烯，加入硅烷封端的聚氨酯预聚体,经高压喷雾聚合连接，然后分散在载体树脂中造粒得到石墨烯母料。本发明提供上述方法克服了现有技术中石墨烯在汽车工程塑料生产加工使用过程中的分散未能有效提高的技术缺陷，实现了在汽车工程塑料中分散良好的技术效果，进而在汽车工程塑料应用中具有高强度减量化的作用，是汽车轻量化的关键材料。特别是，该石墨烯母料因高球度微球的存在而具有高流动性，专用于汽车工程塑料，有效克服常规石墨烯母料难以流动分散的缺陷。发明公开的方案制备工艺简单，易于实现规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种汽车工程塑料专用石墨烯母料的制备方法。

背景技术

随着汽车轻量化的兴起，汽车塑料零部件的使用越来越多。发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，德国汽车用塑料占整体材料的15%。近年来我国汽车产业发展迅速，目前汽车年产量超过400万辆，参照国外的趋势，汽车行业年用改性塑料将在50万吨以上，其中工程塑料占了很大一部分比例，应用于汽车各种零部件。然而面对着汽车性轻质化、高强化发展趋势，现有工程塑料的改性已难以满足汽车发展的需求。

石墨稀最早是由英国曼彻斯特大学的Andre Geim在2004年制得的。是目前已知最薄的二维材料，其厚度仅为0.335nm，它由六方的晶格组成。石墨稀被认为是富勒煤、碳纳米管、石墨的基本结构单元，因其力学、量子和电学性质特殊，受到物理和材料学界高度关注。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，石墨稀的拉伸模量和极限强度与单臂碳纳来管相当，其质量轻，导热性好且比表面积大。石墨烯作为一种高性能增强材料，成为今后汽车专用塑料的首选。

由于石墨烯相互间存在较强的范德华作用力使其不能稳定的以单层形式存在，石墨烯一旦团聚堆叠，其导热性会出现急剧下降，且一旦发生层堆叠则石墨烯层与层之间难以打开，需要重新剥离。目前较多的研究是通过分散剂来提高石墨烯的分散性，但由于石墨烯不同于普通的无机粉体，常规的分散剂和分散手段难以达到分散效果。然而汽车工程塑料通常流动性差，石墨烯分散其中更为困难。

中国专利申请号201310629451.7公开了一种具有高分散性的石墨烯 / 炭黑热塑性树脂母料及其制备方法，采用表面改性剂调节石墨烯的带电性并通过静电自组装技术，制备石墨烯 / 炭黑杂化材料，有效避免了后处理过程中石墨烯的团聚，获得分散性好的石墨烯母料。但制备和存储过程中面临电荷的耗散的问题，对工艺连贯性要求较高。

中国专利申请号201510916570.X公开了一种提高石墨烯在聚合物基体中分散的方法，采用路易斯酸催化剂通过熔融加工过程中诱发的接枝反应，使得制备的母料体系中石墨烯表面接枝了长链分子，长链接枝的石墨烯与聚合物通过熔融加工进行稀释复合时，其能够显著的改善石墨烯在基体中的分散。虽然该方法可以抑制石墨烯团聚的发生，但这需要精确地控制反应条件，并且使用特殊有机催化剂，生产条件较为苛刻，不利于大规模工业化生产。

由此可知，为提高石墨烯在生产加工使用过程中的分散性，有必要提出一种能有效解决石墨烯易团聚的问题，提高石墨烯在母料中的均匀分散性的制备方案，进一步能够更好地发挥石墨烯高强度减量化的性能。特别的，汽车工程塑料通常流动性差，石墨烯分散其中更为困难。要实现石墨烯在汽车工程塑料中增强、轻量化的广泛应用，首要解决石墨烯的高流动分散性。

发明内容