[发明专利]一种改性石墨烯复合聚乙烯材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性石墨烯复合聚乙烯材料，包括以下重量份的组分：聚乙烯75～100份，石墨烯0.5～2份，偶联剂1～4份，相容剂4～10份，分散剂0.8～2份，絮凝剂2～5份，稳定剂3～5份。与现有技术相比，本发明采用石墨烯作为抗静电剂和增强剂，先通过偶联剂有机化改性石墨烯，再采用马来酸酐接枝EVA为增韧相容剂组成聚乙烯材料的抗静电增韧增强体系，最后通过絮凝剂和稳定剂使聚乙烯材料获得稳定的物理和化学性能，本发明在投加少量改性剂的情况下，制备获得具有较好力学性能和抗静电性能的复合聚乙烯材料。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料及其制备方法，具体涉及一种改性石墨烯复合聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯材料具有机械性能、加工性能优异，同时耐腐蚀性、绝缘性、卫生性、阻隔性等综合性能良好的优点，因而聚乙烯材料广泛用于工业、农业、医药、卫生和日常生活用品等领域。

由于聚乙烯材料属于绝缘性材料，是电的不良导体，是形成静电积累、造成静电损害的根源。因此，聚乙烯材料在受摩擦、挤压等情况下，极易产生并积累静电，且静电电压可高达1000～2000V，这往往会造成静电感应、电击和制品生产障碍，严重时甚至还可能引起火灾和爆炸事故，直接影响到生产和使用的安全性。因此，在印刷车间，计算机房，电子元器件维修室，石油、天然气及一些易燃易爆生产场景应用的聚乙烯材料均需进行抗静电处理。

目前，主要通过添加抗静电剂对聚乙烯进行改性处理，以提高其抗静电性能。具体的抗静电剂品种很多，常用的有石墨、炭黑、胺类、甘油单硬脂酰酯类化合物等。胺类对聚乙烯有较强的附着力，抗静电性好；但由于胺类结构具有腐蚀性，近年来随着电子包装材料要求的日益苛刻，其应用逐渐退出市场。甘油单硬脂酰酯类化合物掺杂入聚乙烯后，因为它与聚乙烯的不相容性，会迁移至聚乙烯表面形成均匀的一层亲水物质，吸收空气中的水分形成导电通道，以提高聚乙烯表面的导电性；但存在吸湿严重的问题，不能满足一些场合的需要。石墨和炭黑是目前应用范围最广的炭系导电材料，具有稳定和永久的导电性能，且来源广泛、成本低，使用简单；但其缺点是石墨和炭黑与聚乙烯相容性差，容易造成聚乙烯导电率低，在纺丝过程中出现断丝等现象。而且导电炭黑和石墨在改性聚乙烯中的用量需要高达5～20％，改性聚乙烯的表面电阻才能达到10⁹Ω以下，其力学性能也大幅度下降。

石墨烯的出现给这个难题的破解带来了希望，石墨烯是目前世界上已知的最导电(电阻率10-6Ω·cm，略低于最导电的金属银)、最导热(室温下热导率达到5000W/m·k，超过目前已知导热率最高的金刚石)的纳米材料。石墨烯的这些优异性能，使得石墨烯极有可能成为提高聚乙烯抗静电性能的材料。将石墨烯与聚乙烯基材直接复合的工艺步骤简单，但由于石墨烯的表面与聚乙烯的结合较差，且由于石墨烯表面原子具有较高的表面能和表面结合能，分散性差且易于形成大的团聚体，在作为聚乙烯基体的增强材料时极易发生团聚，从而导致石墨烯在聚乙烯基体中分散程度低，进而影响复合材料的应用性能，不易得到稳定、抗静电性能好的改性聚乙烯材料。

发明内容

基于此，为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种改性石墨烯复合聚乙烯材料，其具有稳定的物理特性和良好的抗静电性能。

本发明所述改性石墨烯复合聚乙烯材料，包括以下重量份的组分：聚乙烯75～100份，石墨烯0.5～2份，偶联剂1～4份，相容剂4～10份，分散剂0.8～2份，絮凝剂2～5份，稳定剂3～5份。