[发明专利]一种石墨烯EPS母粒的制备及复合EPS的方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯EPS母粒的制备及复合EPS的方法：用氧化插层剂对石墨进行插层，对此插层石墨进行高频率微波连续膨化及超声剥离制备少层石墨烯，然后加入到EPS回收料中制成石墨烯EPS母粒，再与苯乙烯单体进行聚合，发泡后制备的石墨烯EPS模塑板，保温性能得到提升，力学性能也得到较大提高。本发明制得的石墨烯EPS模塑板的抗拉强度达0.3～0.7Mpa，抗压强度达0.2～0.4Mpa，导热系数达0.028～0.029W/(m·K)，阻燃等级达B1级。本发明提供了一种EPS模塑制品的回收方式，且制备的石墨烯EPS模塑板性能优良，节能环保。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯制备、石墨烯改性及石墨烯应用技术领域，尤其是涉及一种石墨烯EPS母粒的制备及复合EPS的方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体材料，因其具有独特的结构，优异的电学、力学、光学、化学及热学等性能成为许多人研究的热点。石墨烯的下游应用一直未达预期，尤其在复合材料领域。在石墨烯工业化制备的方法中，石墨烯制备有氧化还原法和物理法等，物理法制备石墨烯的产能受限，一般都在吨/年，且生产的石墨烯稳定性较差，而氧化还原法制备石墨烯工艺稳定，产量较高，一般可达100吨/年，适合大规模生产的一种制备方法，但其氧化还原后的废酸的后处理成本较高，是石墨烯无法大幅度降低成本的主要因素。

石墨烯因比表面积大，通常反应活性都比较高，尤其氧化还原后的石墨烯边缘还会剩下一些活性基团或阻聚基团，所以石墨烯在下游应用前应进行适当的改性，石墨烯的改性涉及基团的变更、接枝或表面包裹等，因此，石墨烯的改性是石墨烯的制备和下游应用中很重要的中间一环。

氧化还原法制备石墨烯主要有Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法、改进Hummers法等，Brodie法、Staudenmaier法均含有浓硝酸、KClO₃体系，反应过程中会产生有毒气体且污染较严重。现有的Hummers法、改进Hummers 法中，为浓硫酸、硝酸盐、高锰酸钾体系，98％浓硫酸一般为石墨的30-90倍(质量比，下同)，硝酸盐为石墨的1～5倍，高锰酸钾为石墨的1～10倍，同时要用到其它强氧化剂，如双氧水、盐酸等，强氧化插层剂使用量大，污染严重；同时为了控制反应过程稳定，一般要先冰浴或在低温中进行反应后再逐步提升温度反应；氧化还原法在实际大生产过程中，强氧化插层剂使用量会增大，后处理成本高、污染大，且实际反应活性较难控制，工艺稳定性较差、危险系数大。急需开发一种氧化插层剂用量少，工艺稳定性好的石墨烯制备方法。

EPS即可发性聚苯乙烯，采用聚苯乙烯树脂颗粒加入发泡剂，同时加热进行软化，产生气体，形成一种硬质闭孔结构的泡沫塑料，目前有白料EPS、石墨 EPS两种产品。国家标准GB/T 29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》中EPS模塑聚苯板抗拉强度≥0.1Mpa，039级导热系数≤0.039W/(m·K)， 032级导热系数≤0.032W/(m·K)，其中，白料EPS导热系数为039级，石墨 EPS导热系数为032级。白料EPS主要应用于产品食品的包装，石墨EPS因其导热系数比白料EPS低，逐渐打开了其在建筑外墙保温的市场，但目前EPS产品力学强度较低，限制了EPS制成品的应用，且国家还要提高建筑节能的标准，这就需要开发导热系数更低的EPS产品，石墨烯EPS应运而生。同时，白料EPS 和石墨EPS的回收是一个很重要的环保课题。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种低氧化体系的少层石墨烯的制备方法，大幅降低石墨烯的制备成本，大幅降低环保成本。

本发明的另一目的是提供一种适合石墨烯工业化下游应用的石墨烯改性方法，为石墨烯的工业化应用提供一种可靠的方式方法。

本发明的另一目的是提供一种高强度、高阻燃、可回收重复利用的石墨烯EPS 珠粒的制备方法及模塑制品。

本发明的技术方案如下：