[发明专利]一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法，按重量百分数该复合材料包括以下组分：高结晶聚丙烯65～80％，石墨烯5～15％，耐刮擦剂2～8％，相容剂3～10％，复配耐候剂1～3％，润滑分散剂0.3～1％，抗氧剂0.5～1％；该制备方法包括：配料和混料、熔融挤出、造粒及后处理；采用本发明的配比，可较大程度地提高聚丙烯材料的导热性能，同时使其强度和硬度也得到改善。本发明的聚丙烯材料复合材料耐腐蚀耐候性能好，生产工艺简单，加工成型方便，生产效益高，产品性能优异且稳定，可广泛应用于微电子高科技和航空航天材料等对导热性和耐候性要求高的领域。

【技术领域】

本发明明属于高分子材料加工和改性技术领域，具体涉及一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

【背景技术】

导热功能聚合物基复合材料与传统的导热材料相比，其具有耐腐蚀、密度小、易工业化生产和导热性能可设计性强等优点，因而已广泛地被推广于电子信息工程、电力电气、LED散热以及航空航天等领域的应用。不同于传统的导热材料，如金属和陶瓷材料等，高分子材料可以通过对其进行控制和改性，从而获得具有不同特性的聚合物基功能复合材料。目前具有导热功能又具有其他特殊功能的聚合物基复合材料，是如今导热材料研究的发展方向。

聚丙烯(Polypropylene，简称PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，作为五大通用塑料之一，具有密度小、无毒耐腐蚀、易加工、机械性能强韧、绝缘性能好等优点。然而，未经改性的聚丙烯材料一般不耐划伤，表面硬度低，耐候性能差，导热系数低等缺点，因此通常情况下不能实际应用于电子电器散热材料等领域。石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成六角环形呈蜂巢晶格的平面薄膜，并且只有一个碳原子厚度的二维材料，石墨烯目前被认为是世上最薄却也是最硬的纳米材料。石墨烯同样是一种优良的热导体，其导热系数达到5000Wm^-1K^-1，高于碳纳米管和金刚石。Balandin等人在室温下通过试验证实了石墨烯的热导率高达5300Wm^-1K^-1，石墨烯的热传导具有各向异性的特点。由于石墨烯具有特殊的二维结构和优异的导热性能、超强的硬度，所以这对在其表面构筑不同结构和形态的纳米金属粒子、纳米半导体制备石墨烯基复合材料提供有利条件。因此石墨烯改性聚丙烯在微电子高科技和航空航天材料等领域具有广泛的应用前景。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法，改善聚丙烯复合材料的耐刮擦、高耐候、高导热性能。

为解决上述技术问题，本发明的一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料，按重量百分数该复合材料包括以下组分：

所述的石墨烯为导热系数4800～5200W/(m·K)的单层石墨烯。

所述的一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料，所述的高结晶聚丙烯的熔体流动速率为20～40g/10min，所述高结晶聚丙烯的拉伸强度大于30MPa，所述高结晶聚丙烯的悬臂梁缺口冲击强度大于8kJ/m²。

如上所述的一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料，所述的耐刮擦剂为改性聚硅氧烷。

如上所述的一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料，所述的相容剂为EPDM-g-MAH和PP-g-MAH的一种或两种。

如上所述的一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料，所述的复配耐候剂为紫外线吸收剂和光稳定剂一种或两种混合物。

如上所述的一种耐刮擦、高耐候、高导热石墨烯改性聚丙烯复合材料，所述的润滑分散剂为EBS、硬脂酸钙和硅酮粉中的任一种或几种的组合。