[发明专利]一种改性石墨烯增强聚甲醛复合塑料管及制法

说明书

本发明涉及聚甲醛塑料管技术领域，且公开了一种改性石墨烯增强聚甲醛复合塑料管，羟基化石墨烯与硼酸反应，得到硼酸改性石墨烯，其与聚丙二醇反应，得到聚丙二醇接枝石墨烯，其与环氧氯丙烷在催化剂作用下反应，得到环氧化聚丙二醇接枝石墨烯，进一步与油酸反应，得到了油酸改性聚丙二醇接枝石墨烯，油酸改性聚丙二醇接枝石墨烯与聚甲醛相容性较好，有利于石墨烯的稳定分散，石墨烯可以吸收和分散应力，还可以形成稳定的物理阻隔层，油酸改性聚丙二醇能够增大聚甲醛分子链的运动空间，起到了增塑润滑和的作用，且油酸改性聚丙二醇分子链具有较高的柔性，能够吸收大量的塑性形变带来的形变功，从而提高了复合聚甲醛塑料管的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚甲醛塑料管技术领域，具体为一种改性石墨烯增强聚甲醛复合塑料管及制法。

背景技术

随着城市化建设进程的不断加快，城镇高楼拔地而起，随之而来的时各种五金建材的需求量不断提高，塑料管作为五金材料中重要的一类，也越来越受到人们的关注，传统的高分子塑料管主要包括硬质聚氯乙烯塑料管、聚丙烯塑料管、聚乙烯塑料管以及聚甲醛塑料管等，而聚甲醛塑料管具有的绝缘性、耐溶剂性和优良的可加工性等优点，逐渐使其成为五金塑料管领域的领头羊，虽然传统的聚甲醛塑料管本身也具有一定的强度，但是随着人们生活品质的提高，传统聚甲醛的拉伸、抗冲击以及热稳定性等性能也经受不住考验，逐渐与时代脱轨，因此需要对传统的聚甲醛进行改性，在众多的改性方法中，填充改性因简单、高效，被用于大多数有机高分子材料的改性中，即通过在有机高分子材料中填充性能优异的石墨烯、碳纳米管等无机纳米材料，或者填充一些具有增强增韧性能的聚丙二醇等有机柔性长链分子，可以大大的改善聚甲醛塑料管的力学性能和热稳定性等综合性能，进一步推动聚甲醛塑料管的应用和发展。

石墨烯是一种具有超高比表面积的蜂窝状晶格结构的新材料，具有优异的光学、电学和力学特性，目前已经在材料学、微纳加工、能源等领域展现出巨大的应用前景，被认为是未来革命性的材料，随着时间的推移，以石墨烯作为功能性填料的应用也逐渐被开发出来，但是石墨烯作为功能性填料面临的最大问题就是分散性较差的问题，一旦石墨烯在聚合物基体中团聚，石墨烯的巨大优势就不能有效地发挥出来，而且单独以石墨烯作为功能性添加剂时往往存在改性效果不明显的现象，因此需要对石墨烯进行改性，目前对石墨烯改性的手段往往是利用其表面的羟基进行化学接枝，通过在其表面引入功能性分子或者官能团，改善其与有机高分子材料的相容性，结合功能性分子与石墨烯的优势，进一步加强石墨烯作为功能性填料的应用。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性石墨烯增强聚甲醛复合塑料管及制法，解决了传统的聚甲醛塑料管力学性能和热稳定性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改性石墨烯增强聚甲醛复合塑料管，所述改性石墨烯增强聚甲醛复合塑料管的制法包括以下步骤：

(1)向三颈瓶中加入质量比为4500-8000:100:300-480的去离子水、氧化石墨烯和乙醇胺，混合均匀，在油浴锅中以40-60℃恒温搅拌反应6-18h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到羟基化石墨烯；

(2)向三颈瓶中加入二甲苯溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，继续加入硼酸，转移至油浴锅中进行反应，产物冷却后过滤、用无水乙醇反复洗涤、干燥，得到硼酸改性石墨烯；

(3)向三颈瓶中加入体积比为10:6-8的去离子水和二甲苯混合溶剂、硼酸改性石墨烯，超声分散均匀后，继续加入聚丙二醇，转移至油浴锅中进行硼酸酯化反应，产物冷却后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到聚丙二醇接枝石墨烯；

(4)向三颈瓶中加入乙醇溶剂、聚丙二醇接枝石墨烯，超声分散均匀后，继续加入环氧氯丙烷、四丁基溴化铵和氢氧化钠，转移至油浴锅中进行取代反应，反应结束后过滤、用无水乙醇反复洗涤、干燥，得到环氧化聚丙二醇接枝石墨烯；