一種含石墨烯的聚丙烯色母粒及其製備方法與流程

2023-10-31 19:07:52

本發明屬於色母粒製造領域，更具體地，本發明為一種含石墨烯的聚丙烯色母粒及其製備方法。
背景技術：
：石墨烯作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，被稱為「黑金」，是「新材料之王」，其十分良好的強度、柔韌、導電、導熱、光學特性，在物理學、材料學、電子信息、計算機、航空航天等領域都得到了長足的發展。而對於得到廣泛應用的傳統單一高分子材料來說，隨著科技的快速發展和對材料性質要求的日趨嚴格，其已無法滿足工業與科技業同時在機械性、化學穩定性、耐候性與導熱、導電性等方面的需求。目前，石墨烯複合材料已被證明能比未增強的聚合物表現出更優異的機械性能，非常低負載量的石墨烯可以提高材料強度和剛度，同時提供熱和導電性。對聚丙烯材料來說，直接添加石墨烯粉末並不能很好的分散在樹脂中並進行融合，因此，迫切需要找到一種方法能使石墨烯有效地均勻分散於聚丙烯材料中，並且強化界面結合強度，提升整體複合材料的機械特性、抗氧化、耐酸鹼、導電性及導熱性等性能。技術實現要素：為了解決上述問題，本發明的一個方面提供一種含石墨烯的聚丙烯色母粒，以重量份計，其製備原料包含以下組分：聚丙烯樹脂40～60份炭黑20～35份石墨烯粉末2～5份分散劑10～25份偶聯劑4～10份助劑2～5份高溫穩定劑2～5份優選的，所述含石墨烯的聚丙烯色母粒，以重量份計，其製備原料包含以下組分：聚丙烯樹脂45～55份炭黑24～28份石墨烯粉末3～5份分散劑15～21份偶聯劑6～8份助劑3～4份高溫穩定劑3～4份更優選的，所述含石墨烯的聚丙烯色母粒，以重量份計，其製備原料包含以下組分：聚丙烯樹脂48份炭黑26份石墨烯粉末4份分散劑18份偶聯劑8份助劑3份高溫穩定劑4份在一種實施方式中，所述分散劑為聚丙烯蠟、重質碳酸鈣、硬脂酸醯胺和乙醇按3：2：2：1比例混合的混合物。在一種實施方式中，所述偶聯劑為甲基丙烯酸氯鉻。在一種實施方式中，所述助劑為硬脂酸醯胺和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物，混合比例為1：1。在一種實施方式中，所述高溫穩定劑為聚酯蠟。本發明的另一方面提供所述含石墨烯的聚丙烯色母粒的製備方法，包含如下步驟：1、將炭黑20～35份、石墨烯粉末2～5份、分散劑10～25份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂40～60份、步驟1的研磨物和偶聯劑4～10份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑2～5份、高溫穩定劑2～5份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。與現有的技術相比，本發明的有益效果為：1、耐光性、耐氣候性、耐熱性好，使用方便衛生，在樹脂中易於分散和添加，添加量小，不易發生分層、花紋、析出等不良現象，節省人力、物力成本。2、與聚丙烯樹脂相容性高，與其他添加劑協同性好，著色的同時能提升整體複合材料的機械特性、抗氧化、耐酸鹼、導電性及導熱性等性能。提高了聚丙烯製品的產品附加值，降低了原材料成本。具體實施方式實施例11、將炭黑26份、石墨烯粉末4份、分散劑18份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂48份、步驟1的研磨物和偶聯劑8份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑3份、高溫穩定劑4份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。實施例21、將炭黑28份、石墨烯粉末5份、分散劑15份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂50份、步驟1的研磨物和偶聯劑6份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑3份、高溫穩定劑3份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。實施例31、將炭黑28份、石墨烯粉末4份、分散劑21份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂55份、步驟1的研磨物和偶聯劑7份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑4份、高溫穩定劑4份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。實施例41、將炭黑26份、石墨烯粉末5份、分散劑16份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂45份、步驟1的研磨物和偶聯劑8份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑4份、高溫穩定劑3份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。實施例51、將炭黑25份、石墨烯粉末3份、分散劑18份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂48份、步驟1的研磨物和偶聯劑5份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑3份、高溫穩定劑4份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。實施例61、將炭黑24份、石墨烯粉末4份、分散劑20份加入砂磨分散機，在1500轉/分鐘的轉速下進行研磨，研磨顆粒平均粒徑控制在0.3～0.5µm。2、將聚丙烯樹脂50份、步驟1的研磨物和偶聯劑6份依次加入低速攪拌機中，以100轉/分鐘室溫混合處理2～5分鐘。在混合物中加入助劑4份、高溫穩定劑4份，再用高速混合機以2000轉/分鐘高速混合8～10分鐘。3、將步驟2得到的混合料移入加壓密煉機，在9～17kg壓力、100～140℃條件下加壓密煉15～25min。4、將加壓密煉後混合物用螺杆擠出機塑化擠出，擠出機中5個溫區溫度設定分別為170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主機轉速為500～800轉/分鐘，擠出物在10～20℃中冷卻。5、所得物硬化後使用切粒機造粒，過精細震動篩，除去不規則產品，通風，待色母粒完全冷卻並乾燥後即得到成品。檢測方法:根據hg/t4668-2014標準分別檢測色母粒的熔融指數、分子量分布係數、耐熱溫度、熔點、顏料含量、灰分、含溼、外觀指標。檢測項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6熔融指數/（g/10min）312928262630分子量分布係數/%2.63.23.32.92.92.8耐熱溫度/℃312301297305291304熔點/℃121125129130127123顏料含量/%716261596564灰分/%0.020.030.040.030.040.03含溼/%0.030.040.040.040.040.03外觀表面光滑、無明顯色差，無粘連顆粒表面光滑、無明顯色差，無粘連顆粒表面光滑、無明顯色差，無粘連顆粒表面光滑、無明顯色差，無粘連顆粒表面光滑、無明顯色差，無粘連顆粒表面光滑、無明顯色差，無粘連顆粒結果顯示，色母粒各項性能均為優等。前述的實例僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，所附的權利要求旨在要求可以設想的儘可能廣的範圍，且本文所呈現的實施例僅是根據所有可能的實施例的組合的選擇的實施方式的說明。因此，申請人的用意是所附的權利要求不被說明本發明的特徵的示例的選擇限制。根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12