[发明专利]一种石墨烯导电塑料及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯导电塑料及其制备方法，将石墨烯和其它导电填料混合复配，加入偶联剂和分散剂，混合均匀后添加到树脂中，经双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，即可得到导电塑料母粒。该制备方法得到的石墨烯导电塑料能够使石墨烯均匀分散在塑料基体中，具备高导电性。

技术领域

本发明涉及塑料改性技术领域，更具体地说，本发明涉及一种塑料与石墨烯复合的导电塑料母粒及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步与塑料工业的发展，塑料已被广泛地应用于国民经济生活的各个领域，然而其固有的电绝缘性使塑料制品容易积累静电荷，形成较高的静电压，造成灰尘及其他污物的吸附、产生静电放电与电击现象。这样使得一些静电敏感材料如微电子元件、集成电路、轻质油品、火药等在生产和使用过程中受到静电的危害越来越突出。此外，由于电子工业和信息产业的高速发展，小型化、轻量化、数字化、高密度集成化及灵敏度越来越高的现代电子元器件很容易受到频繁的电磁波和射频这类复杂电磁环境的干扰，甚至产生误动作、出现图像障碍以及声音障碍等。因此，对于应用在上述领域中的塑料制品，人们还要求其具备一定的导电性能，以提供良好的防静电性或电磁波及射频干扰屏蔽性能。

导电塑料是将热塑性树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。目前广泛应用的导电塑料一般都是通过向塑料基体中添加各种导电填料制备而成的复合型导电材料，常用的导电填料有金属系和炭黑系两大类。由金属系导电填料的制备而成的导电塑料成本高，刚性较强，密度较大，应用范围较小，不适合现今轻量化的发展需求。目前，使用炭黑系填料制备而成的导电塑料是最常见、应用最广泛的一种导电塑料，因为炭黑资源丰富、价格低廉而且复合后导电性能稳定持久，拥有良好的导电性能。然而，在这类导电塑料的制备过程中，导电炭黑的添加量都比较高，大多数都在10％以上，在高填充量的情况下，虽然导电性能得到了保障，但是力学性能和加工性能受到了明显的影响。因此，开发新型的导电填料对于制备高导电性的塑料制品具有重要的应用价值。

石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料，仅由一个原子层厚的单层石墨片构成，是目前己知的最薄、最坚硬的纳米材料。常温下其电子迁移率超过15000cm²/(V·s)，体积电阻率约为10^-6Ω·cm，比铜或银更低，为世界上电阻率最小的材料。将其与塑料复合制备成石墨烯/聚合物导电塑料，将会是最好的导电填料之一，实现在较低的填充量下制备高导电性的导电塑料的目的。然而由于纳米尺寸效应使得石墨烯片层之间极易发生团聚，并且由于石墨烯的化学稳定性，与聚合物及其它物质之间的界面结合力差，使得石墨烯在塑料基体中分散不均匀，从而导致填充后的高分子材料的导电性能不稳定，影响使用。因此开发新型的制备工艺使石墨烯均匀分散在塑料基体中以制备高导电性的石墨烯导电塑料是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种石墨烯导电塑料及其制备方法，将石墨烯和其它导电填料混合复配，加入偶联剂和分散剂，混合均匀后添加到树脂中，经双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，即可得到导电塑料母粒。该制备方法得到的石墨烯导电塑料能够使石墨烯均匀分散在塑料基体中，具备高导电性。

本发明的技术方案：一种石墨烯导电塑料，包含如下组分：

所述石墨烯导电填料为石墨烯与其他导电填料的混合物，所述其他导电填料为导电炭黑、碳纳米管、导电碳纤维、球型导电石墨、云母粉中的一种或者两种以上组合。

进一步的，所述石墨烯导电填料中，石墨烯：其他导电填料＝2～10:1。

其中，所述树脂为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)中的一种或者两种以上的组合。

所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。