[发明专利]一种含碳聚烯烃母粒的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种含碳聚烯烃母粒的制备方法，具体制备步骤如下：（1）在常温下，将碳材料粉末与聚烯烃颗粒送入机械混合装置进行混合，形成预混物；（2）将预混物转入空气干燥设备进行除湿处理30‑120min，得到热态干燥混合物；（3）将热态干燥混合物送入恒温机械混合装置，在2‑10℃的温度下进行微热熔粘结混合10‑60min，得到黑色且表面不沾碳的类聚烯烃颗粒状母粒。本发明将粉状大比表面碳材料的静电吸附作用与聚烯烃颗粒的微热熔粘结作用相结合，通过适宜温度下的两级机械混合，实现了大批量、均质化含碳聚烯烃母粒的快速制备。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种含碳聚烯烃母粒的制备方法及应用。

背景技术

聚烯烃是石油化工和煤化工的重要产品之一，也是精细化工和下游日用、医疗卫生、电子电器、包装等行业的关键原料之一，作为一类大宗化工产品，其生产和应用对国民经济和人民生活都有重要影响。聚烯烃属于热塑性聚合物，一般具有优良的电绝缘性、化学稳定性和生物安全性，且易于加工成型，但其热稳定性差、环境适应能力弱、容易产生静电且力学性能不具优势，限制了其在众多精细领域的应用。目前，国内市场上聚烯烃产品同质化严重、竞争激烈，逐渐形成买方市场，迫使生产和加工企业进行高端化、功能化深加工，以拓宽应用市场，提高产品收益。

以物理添加或化学复合的方式，在聚烯烃基体中引入一定量的功能性物质或基团，可以实现改善其导电、力学、热稳定、抗老化等综合实用性能的目的。其中，碳（C）及其同素异形体，如石墨烯、碳纳米管、碳纤维、石墨、炭黑、活性炭等，是一类重要的改质剂，其所具有的独特性能正好弥补聚烯烃的固有缺陷，如较高的弹性模量可改善聚烯烃的部分力学性能；较大的比表面积可降低聚烯烃对有机蒸汽的透过率，增强材料的密封性；优异的电学性能可以消除聚烯烃在成型和应用过程中的静电积聚，或制成特定用途的导电产品和电极材料；显著的界面效应能延缓聚烯烃材料在使用环境中的氧化、降解和老化等进程。

然而，碳材料与聚烯烃的粘结性、相容性较差，且为了提高聚烯烃材料的综合性能，往往需要加入多种添加剂，这使得碳材料在聚烯烃基体中的均匀分散变得困难，限制了碳材料改性功能的发挥。现有的聚烯烃改性材料制备方法中，主要是将原材料与添加剂在液相或熔融相中进行强制混合，如溶液共混法和熔融共混法，直接制成产品或高浓度母粒，作为主要改质剂的碳材料在其中多以团聚态出现，分散均匀性较差，致使所期望的性能改善不够稳定，难以进行定向加工利用。

发明内容

为了强化碳材料在聚烯烃基体中的分散，经过试验探索并结合表征分析和性能测试结果，本发明将粉状大比表面碳材料的静电吸附作用与聚烯烃颗粒的微热熔粘结作用相结合，通过适宜温度下的两级机械混合，实现了大批量、均质化含碳聚烯烃母粒的快速制备。该制备方法的原料易得、流程短且设备简单，碳材料品种和加入量可调节，产品呈类聚烯烃的颗粒状，可直接与新鲜聚烯烃和其他改性添加剂进行复配，以获得系列化的功能性聚烯烃基复合材料。

一种含碳聚烯烃母粒的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）在常温下，将碳材料粉末与聚烯烃颗粒送入机械混合装置进行混合，形成预混物；

（2）将预混物转入空气干燥设备进行除湿处理，得到热态干燥混合物；

（3）将热态干燥混合物送入恒温机械混合装置，在2-10℃的温度下进行微热熔粘结混合，得到黑色且表面不沾碳的类聚烯烃颗粒状母粒；

其中，所述步骤（2）中所述除湿处理的时间为30-120min；

其中，所述步骤（3）中所述微热熔粘结混合的时间为10-60min。

优选地，步骤（1）中所述碳材料粉末与聚烯烃颗粒混合的质量比为1：（20-1000）。

优选地，步骤（1）中所述碳材料粉末与聚烯烃颗粒混合的质量比为1：（100-800）。