[发明专利]一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法。

背景技术

随着能源的枯竭与工业化的进程，汽车轻量化、新能源汽车、高速铁路及新型交通工具均朝着轻量、安全、环保的方向发展，对高性能聚合物材料提出了新的需求。聚丙烯微发泡材料具有质轻，比强度高、热稳定性高等特点，还具有隔音降噪隔热等特性，广泛应用于包装、运动器材、家电等领域，也备受汽车领域的关注，然而聚丙烯属于半结晶聚合物，温度超过熔点粘度急剧下降，一般加工温度均高于熔点温度，粘度小无法束缚住泡孔长大的过程，泡孔会发生破裂、并泡、串泡，导致泡孔分布不均，直接影响聚丙烯微发泡的性能，制约着聚丙烯微发泡材料的应用。因此，如何提高聚丙烯材料的熔体强度，控制其发泡过程成为研究者关注的方向。一种行之有效的方法是添加纳米材料来来提高聚丙烯的熔体强度，同时也增强其力学性能，改善聚丙烯的发泡性能，扩宽聚丙烯微发泡材料的应用范围。石墨烯是由一层碳原子构成的二维纳米材料，具有高模量，高比表面积、化学稳定性，高导电导热性等特点，是目前发现性能最强的新型纳米材料，被称为“新材料之王”，在低含量填充下就能大幅度提高聚合物的性能，但石墨烯尺寸小，比表面积大，易于团聚，造成聚合物基体中分散差，反而会影响聚合物复合材料的力学性能及发泡性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料，它具有优异的力学性能，且复合材料中泡孔细腻均匀。

本发明还提供一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，它具有制备工艺简单，适合工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料，由原料组合物制成，所述原料组合物包括：

本发明还提供一种所述石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯与有机胺改性剂在丙酮中混合均匀后，在40～50℃下搅拌24～48h，接着离心、洗涤、干燥，得到有机改性氧化石墨烯；

(2)有机改性氧化石墨烯、共聚聚丙烯、滑石粉、弹性体、抗氧剂、润滑剂和助剂混合均匀后，投入双螺杆挤出机后，过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；

(3)将聚丙烯复合材料与发泡剂混合均匀后加入注塑机料斗，进行二次开模注塑，得到石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

(1)本发明采用有机胺改性剂对氧化石墨烯进行接枝改性，在氧化石墨烯表面引入亲油基团，改善了石墨烯与聚丙烯的相容性，同时提高了聚丙烯的熔体强度；经接枝改性后的氧化石墨烯以纳米尺寸分散于基体中，能够与聚丙烯分子链发生缠结与交联密度，提高了聚丙烯基体的力学性能。

(2)氧化石墨烯能够充当异相成核点，增加泡孔分布密度，高熔体强度的基体有效支撑泡孔生长，抑制泡孔生长和破裂，获得泡孔细腻均匀的微发泡材料。

(3)本发明的石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料的密度小、质量轻，能够满足汽车轻量化的制件要求，可以广泛应用于汽车门板、立柱、中央通道等部件中。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料，由原料组合物制成，所述原料组合物包括：

优选条件下，所述共聚聚丙烯(共聚PP)的熔体流动速率(MI)为30～100g/10min。

为了优化所述的石墨烯改性聚丙烯微发泡复合材料的力学性能，优选条件下，所述弹性体为线性乙烯-辛烯共聚物(POE)；进一步优选的，所述弹性体的熔体流动速率为5～30g/10min。