[发明专利]一种基于膨胀单体插层制备的石墨烯橡塑母料及其方法

权利要求书

1.一种基于膨胀单体插层制备的石墨烯橡塑母料，其特征在于，所述石墨烯橡塑母料是通过将膨胀单体插层至膨胀石墨层间，在阳离子引发剂下进行双开环聚合反应得到混合物，然后与载体树脂、分散剂、润滑剂混合加入螺杆挤出机中，挤出造粒制得;所述膨胀单体为1,5,7,11-四氧杂螺[5,5]十一烷。

2.根据权利要求1所述的一种基于膨胀单体插层制备的石墨烯橡塑母料，其特征在于，所述阳离子引发剂为硫酸、磷酸、盐酸、氯化铝、三氟化硼、氯化锡、氯化锌中的一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的一种基于膨胀单体插层制备的石墨烯橡塑母料，其特征在于，所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于膨胀单体插层制备的石墨烯橡塑母料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酰胺、乙烯基双硬脂酰胺、油酸酰、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的一种基于膨胀单体插层制备的石墨烯橡塑母料，其特征在于，所述润滑剂为液体石蜡中的一种或两种以上的组合。

6.权利要求1-5任一权项所述的一种基于膨胀单体插层制备石墨烯橡塑母料的方法，其特征在于，具体制备方法如下：

（1）将膨胀石墨与膨胀单体加入反应釜内，混合均匀，利用30-50MPa压力下处理40-60min，使膨胀单体成分渗入膨胀石墨层间完成插层，制得插层改性的膨胀石墨；

（2）继续向反应釜中加入阳离子引发剂，在温度为130-140℃下进行双开环聚合反应，膨胀石墨层间的膨胀单体发生体积膨胀，削弱膨胀石墨层间的范德华力，促进石墨层间距的显著扩大，利于后续剥离，冷却出料，得到混合物；

（3）将混合物与载体树脂、分散剂、润滑剂搅拌均匀，投入含剪切齿的螺杆挤出机中，利用剪切齿的强剪切作用将膨胀石墨剥离成石墨烯，并且将石墨烯沿螺杆旋转方向均匀分散在载体树脂中，挤出造粒，制得石墨烯橡塑母料。

7.根据权利要求6所述的一种基于膨胀单体插层制备石墨烯橡塑母料的方法，其特征在于，所述聚合反应体系中，膨胀石墨、膨胀单体、阳离子引发剂的质量比例为100:50-70:2-4。

8.根据权利要求6所述的一种基于膨胀单体插层制备石墨烯橡塑母料的方法，其特征在于，步骤（3）中所述石墨烯橡塑母料中，载体树脂、混合物、分散剂、润滑剂的质量比例为100:14-18:1-3:1-2。

9.根据权利要求6所述的一种基于膨胀单体插层制备石墨烯橡塑母料的方法，其特征在于，步骤（3）中所述螺杆挤出机为双螺杆挤出机，螺杆长径比为30-40，螺杆及剪切齿转速为700-800rpm。