[发明专利]一种耐磨导电复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种耐磨导电复合材料的制备方法，该方法通过预处理得到非共价键修饰的石墨烯混合物填料，再加入塑料粒子的混合物中，通过加热、搅拌的过程，获得预处理的塑料粒子。再通过烘干，双螺杆多次造粒即得到混合均匀的含石墨烯的耐磨导电的塑料粒子。该方法制的塑料粒子具有制备工艺简单，污染少，石墨烯的混合均匀度好，且对塑料的力学性能有一定的提高等优点，在各种电器及电子的塑料材料上的电磁屏蔽及防静电方面具有不错的应用价值。

技术领域

本发明涉及耐磨导电复合材料的制备，具体为含有石墨烯的耐磨导电型通用塑料复合材料的制备方法。

背景技术

目前的导电复合材料多数是指复合型导电高分子材料，生产导电高分子材料的方法多以导电填料分散法进行，其中传统的导电填料包括：炭黑、碳纤维、石墨烯纤维、金属粉末及其纤维或者碎片、镀金属的玻璃纤维等材料。对聚合物而言，炭黑需要大量加入才可以实现导电性，但大量填料的势必会导致制品的性能下降，产生不利的因素；而大多数金属材料的抗腐蚀性能差，也会影响材料的性能；纤维类材料的加入虽然在各个方面较好，但是在其制品的表面可能有纤维状的物质，影响材料外观。而石墨烯和碳纳米管的材料具有耐高温、重量轻、电导率高、性质稳定、化学稳定性强等特点。石墨烯作为新型材料，是由碳原子以SP2杂化轨道组成的只具有一个原子层厚度的二维材料，其电阻率为10^-6Ω·cm，比常规情况下的金属银还低，因此其导电性优异，同时石墨烯具有良好的柔韧性和刚性，对于复合材料的力学性能提高具有很好的提高，同时也具有很好的导热性。而碳纳米管可以看做石墨烯片层卷曲而成，因此具有相似的性能。两者不同在于石墨烯的片状能够创造出最大的有效表面积，对于复合材料具有一定的防老化的效果，碳纳米管具有一定的长度具有很大的刚性，也被称之为“超级纤维”，因此二者结合能够形成较好的导电网络，同时也能提高其物理力学性能。而以上两者的结合在塑料复合材料领域的研究与报道较少，主要原因在于一方面二者作为填料使用不论单独使用还是结合使用时用量均较大，另一方面主要在于二者与塑料材料的复合过程中容易发生团聚现象而导致分散不均匀问题，即分散性较差，极大影响复合材料的最终性能，导致材料的可应用性变差。

发明内容

本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种耐磨导电复合材料的制备方法，解决石墨烯及碳纳米管作为填料时在塑料复合材料中添加量大和分散性差的问题，同时提高复合材料导电性能以及耐磨性等物化性能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种耐磨导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)石墨烯及碳纳米管的表面功能化：将石墨烯及碳纳米管加入含有偶联剂的无水乙醇和二甲苯的混合溶剂中搅拌均匀，再在20-50℃的温度范围内进行超声震荡4-20小时，然后加入分散剂，搅拌混合，得到预处理料；

(2)将塑料粒子、尼龙、增韧剂、增容剂和光亮剂混合均匀，再加入步骤(1)得到的预处理料，搅拌15-30分钟，搅拌温度为40-60℃，形成预混均匀的混合物；

(3)将所得的混合物烘干，再进行造粒，得到混合均匀的石墨烯的耐磨导电塑料复合材料。

进一步地，所述的含有石墨烯的耐磨导电复合材料的制备方法，步骤(1)中各组分加入的重量百分比如下：石墨烯1-5％、碳纳米管5-15％、偶联剂1-5％、分散剂1-5％、无水乙醇60-80％、二甲苯5-10％，以上各组分加入的百分比之和为100％。

进一步地，所述的耐磨导电复合材料的制备方法，步骤(1)中超声震荡频率为40-60KHz，功率为300W，超声温度20-50℃。其中超声震荡至形成较好的分散效果即可得到最终预处理料。

进一步地，所述的耐磨导电复合材料的制备方法，步骤(2)中各组分的重量百分比如下：塑料粒子55-70％、尼龙5-15％、增韧剂2-10％、增容剂1-5％、预处理料10-20％，光亮剂0.5-3％，以上各组分的百分比之和为100％。