[发明专利]一种用于橡塑的石墨烯微片增强母料及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于橡塑的石墨烯微片增强母料及制备方法，通过将石墨烯微片与陶瓷前驱液组装在球形多孔无机物硅藻土的微孔中，并闪烧陶瓷化，使得石墨被陶瓷稳定，且与硅藻土组成陶瓷化的微球，球形状易于分散，较佳的与橡塑材料复合制备成石墨烯微片增强母料。克服了现有技术中通过常规的手段将石墨烯用于聚合物增强过程中，石墨烯分散效果不佳，导致石墨烯母料在塑料中使用时增强效果不佳的技术缺陷，实现了石墨烯微片分散均匀在母料中的技术效果，进一步本发明提供的一种用于橡塑的石墨烯微片增强母料用于塑料、橡胶中具有良好的分散性，从而发挥石墨烯的增强性。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种用于橡塑的石墨烯微片增强母料及制备方法。

背景技术

橡塑是橡胶和塑料产业的统称，它们都是石油的附属产品，塑料在随着技术和市场的需求和用途越来越是广泛，在日常生活里头已经离不开了，随着橡塑行业的不断改进和进步以及人们对橡塑材料认识和利用水平提高，对橡塑材料强度、耐磨等性能提出了更高的要求。

石墨烯是由一层碳原子组成的平面碳纳米材料，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。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，又比纳米碳管或硅单晶的迁移率高，而电阻率只约10^-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，石墨烯极易团聚就是制约石墨烯研究和应用的一个主要障碍。

理想化的石墨烯纳米片可提升聚合物的强度、韧性、模量等多种性能，但通过常规的手段将石墨烯用于聚合物增强由于受分散性能的影响，石墨烯的增强母材性能常常难以发挥。即使目前已预制成母料，由于石墨烯在母料中的分散并不理想，大大影响了石墨烯母料在橡塑中的使用。目前已经很多有关将石墨烯用于改进橡胶性能的研究，但是石墨烯由于自身的化学性能，存在着易于团聚，在橡胶材料中分散性能不佳，成本高昂的问题。

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。

发明内容

针对现有技术中石墨烯在橡塑材料中分散性能不佳，导致石墨烯的性能难以发挥的技术缺陷，本发明提出一种用于橡塑的石墨烯微片增强母料，通过预先将石墨烯微片与陶瓷前驱液组装在球形多孔无机物中，陶瓷化，将石墨烯稳定，球形状分散于聚合物制备成石墨烯微片增强母料，从而最大发挥石墨烯的增强性。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于橡塑的石墨烯微片增强母料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将硅藻土研磨后通过喷雾干燥预制成球形硅藻土微粒备用；