【CN109897278A】一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法【专利】
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( 57 )摘要 本发明公开了一种石墨烯改性聚丙烯母粒
的制备方法，该方法将水性聚丙烯蜡乳液与氧化 石墨烯水溶液在水中充分混合，接着原位还原使 石墨烯在聚丙烯基体中均匀分散，再破乳后制得 聚丙烯/石墨烯初级母粒，然后将聚丙烯/石墨烯 初级母粒与聚 丙烯熔融共混 、造粒 ，进一步改 善 石墨烯在聚丙烯基体中分散性，得到石墨烯分散 良好的石墨烯改性聚丙烯母粒。该方法制得的石 墨烯改性聚丙烯母粒中石墨烯分散良好，不需要 使用大量有机溶剂，适用于大规模工业生产。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910063507 .4
(22)申请日 2019 .01 .23
(71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22号
(72)发明人 李静静 邵磊山 彭叶 莫益燕 马宇罡 柒兵文 梁胜彪
(74)专利代理机构 广州知友专利商标代理有限 公司 44104
代理人 刘小敏
(51)Int .Cl . C08L 23/12(2006 .01) C08K 9/02(2006 .01) C08K 9/04(2006 .01) C08K 3/04(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法
(10)申请公布号 CN 109897278 A (43)申请公布日 2019.06.18 C08J 3/22(2006 .01) C09K 5/14(2006 .01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 109897278 A
CN 109897278 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)将氧化石墨，加入水中，通过超声进行分散和剥离，制得氧化石墨烯水溶液， 将水性聚丙烯蜡乳液加入氧化石墨烯水溶液中，经搅拌混合均匀， 再加入还原剂，进行还原反应，得到聚丙烯/石墨烯复合乳液； (2)向步骤 (1) 制得的聚丙烯/石墨烯复合乳液中 加入破乳剂进行破乳 ，再经过滤、干燥 后，得到聚丙烯/石墨烯初级母粒； (3) 将步骤 (2) 制得的聚丙烯/石墨烯初级母粒与聚丙烯基体搅拌混合后 ，进行双螺杆 挤出造粒，得到石墨烯改性聚丙烯母粒。 2 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 所述的氧化石墨与水的质量配比为1:50～500。 3 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 制备氧化石墨烯水溶液时 ，超声功率为100～500W ，温度为20～80℃ ，超声时间为10～ 60min。 4 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 将水性聚丙烯蜡乳液 加入氧化石墨烯水溶液中时 ，搅拌速度为100～300rpm ，搅拌时间为 0 .5～2h，温度为20～40℃。 5 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 水性聚丙烯蜡乳液的固含量为10～50％ ,所述水性聚丙烯蜡乳液中的聚丙烯与氧化石墨的 质量份配比为1～4：1。 6 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 所述还原剂与氧化石墨的质量份配比为1～20：1，所述还原剂为水合肼、硼氢化钠、正丁胺、 乙二胺、维生素C和柠檬酸氢钠中的一种或多种。 7 .根据权利要求1或6所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1) 中进行还原反应时，于25～100℃条件下还原1～24h。 8 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中 所述破乳剂与氧化石墨的 质量份配比 为1～50 ：1 ，所述破乳剂为氯化钠溶液、氯化钾溶液、 氯化镁溶液、氯化钙溶液、硫酸钠溶液、硫酸钙溶液和聚合氯化铝溶液种的一种或多种。 9 .根据权利要求1或8所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2) 中向步骤 (1) 制得的聚丙烯/石墨烯复合乳液中 加入破乳剂进行破乳时 ，于0～100℃的条件 下破乳1～60min。 10 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中 制得的聚丙烯/石墨烯初级母粒中石墨烯的质量百分含量为20～50％，步骤(3)制得的石墨 烯改性聚丙烯母粒中石墨烯的质量百分含量为5～20％。
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CN 109897278 A
说 明 书
1/4 页
一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法
技术领域 [0001] 本发明涉及高分子材料组合物技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性聚丙烯母粒的 制备方法。
百度文库
背景技术 [0002] 聚丙烯具有无毒、无味、密度小、优良抗吸湿性、优良抗酸碱腐蚀性、优良抗溶解性 等优点 ，作为一 种常 用工程塑料被广泛应 用于汽车工业 、家 用电 器、管材 、机械零件 制作等 方面。但是聚丙烯也存在低温偏脆、力学强度不够、成型收缩率大 和耐热性差等缺陷 ，限 制 了其应 用范围。研究发现 ，当以 石墨烯为增强 相 ，添加量较低时 ，聚丙烯的性能即可大幅 增 强。但是 ，由 于石墨烯比 表面积巨 大 ，且石墨烯片层之间存在固有的 范德华力 ，石墨烯片层 非常容易团聚。因此 ，将纳米尺寸的 石墨烯在聚 丙烯基体中 均匀分散是 制备高性能的 石墨 烯改性聚丙烯母粒的关键技术。 [0003] 目前，为了使石墨烯在聚丙烯基体中分散较好，石墨烯改性聚丙烯母粒主要采用 溶液复合法，但其制备过程中通常使用大量的有机溶剂，对环境危害较大。 [0004] 专利ZL201010191018 .6公开了一种聚合物/石墨烯复合材料的原位还原制备方 法 ，该专利采 用超声波或者研磨方式将Hummers法 制备的 氧化石墨 均匀分散在聚合物胶乳 中，然后在胶乳中通入还原剂进行原位还原 ,使氧化石墨还原为石墨烯 ,从而得到稳定的聚 合物/石墨烯复合乳液 ,再经过破乳、凝聚、干燥 ,得到聚合物/石墨烯复合母料。将干燥后的 聚合物/石墨烯复合母料与各种助剂按一定比例加入到聚合物基体中 ,进一步通过双辊混 合、硫化、熔融挤出或注塑，获得具有良好性能的聚合物/石墨烯复合材料。该方法制备半导 体或导体聚合物/石墨烯复合材料具有较好的物理机械性能。 [0005] 然而经实验发现，通过上述专利所制得的聚合物/石墨烯复合材料在对聚丙烯进 行改性时，会存在一定的相容性问题，且在石墨烯分散的过程中仍存在一定的团聚现象。
的制备方法，该方法将水性聚丙烯蜡乳液与氧化 石墨烯水溶液在水中充分混合，接着原位还原使 石墨烯在聚丙烯基体中均匀分散，再破乳后制得 聚丙烯/石墨烯初级母粒，然后将聚丙烯/石墨烯 初级母粒与聚 丙烯熔融共混 、造粒 ，进一步改 善 石墨烯在聚丙烯基体中分散性，得到石墨烯分散 良好的石墨烯改性聚丙烯母粒。该方法制得的石 墨烯改性聚丙烯母粒中石墨烯分散良好，不需要 使用大量有机溶剂，适用于大规模工业生产。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910063507 .4
(22)申请日 2019 .01 .23
(71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22号
(72)发明人 李静静 邵磊山 彭叶 莫益燕 马宇罡 柒兵文 梁胜彪
(74)专利代理机构 广州知友专利商标代理有限 公司 44104
代理人 刘小敏
(51)Int .Cl . C08L 23/12(2006 .01) C08K 9/02(2006 .01) C08K 9/04(2006 .01) C08K 3/04(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法
(10)申请公布号 CN 109897278 A (43)申请公布日 2019.06.18 C08J 3/22(2006 .01) C09K 5/14(2006 .01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
CN 109897278 A
CN 109897278 A
权 利 要 求 书
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1 .一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)将氧化石墨，加入水中，通过超声进行分散和剥离，制得氧化石墨烯水溶液， 将水性聚丙烯蜡乳液加入氧化石墨烯水溶液中，经搅拌混合均匀， 再加入还原剂，进行还原反应，得到聚丙烯/石墨烯复合乳液； (2)向步骤 (1) 制得的聚丙烯/石墨烯复合乳液中 加入破乳剂进行破乳 ，再经过滤、干燥 后，得到聚丙烯/石墨烯初级母粒； (3) 将步骤 (2) 制得的聚丙烯/石墨烯初级母粒与聚丙烯基体搅拌混合后 ，进行双螺杆 挤出造粒，得到石墨烯改性聚丙烯母粒。 2 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 所述的氧化石墨与水的质量配比为1:50～500。 3 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 制备氧化石墨烯水溶液时 ，超声功率为100～500W ，温度为20～80℃ ，超声时间为10～ 60min。 4 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 将水性聚丙烯蜡乳液 加入氧化石墨烯水溶液中时 ，搅拌速度为100～300rpm ，搅拌时间为 0 .5～2h，温度为20～40℃。 5 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 水性聚丙烯蜡乳液的固含量为10～50％ ,所述水性聚丙烯蜡乳液中的聚丙烯与氧化石墨的 质量份配比为1～4：1。 6 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中 所述还原剂与氧化石墨的质量份配比为1～20：1，所述还原剂为水合肼、硼氢化钠、正丁胺、 乙二胺、维生素C和柠檬酸氢钠中的一种或多种。 7 .根据权利要求1或6所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(1) 中进行还原反应时，于25～100℃条件下还原1～24h。 8 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中 所述破乳剂与氧化石墨的 质量份配比 为1～50 ：1 ，所述破乳剂为氯化钠溶液、氯化钾溶液、 氯化镁溶液、氯化钙溶液、硫酸钠溶液、硫酸钙溶液和聚合氯化铝溶液种的一种或多种。 9 .根据权利要求1或8所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2) 中向步骤 (1) 制得的聚丙烯/石墨烯复合乳液中 加入破乳剂进行破乳时 ，于0～100℃的条件 下破乳1～60min。 10 .根据权利要求1所述的石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中 制得的聚丙烯/石墨烯初级母粒中石墨烯的质量百分含量为20～50％，步骤(3)制得的石墨 烯改性聚丙烯母粒中石墨烯的质量百分含量为5～20％。
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CN 109897278 A
说 明 书
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一种石墨烯改性聚丙烯母粒的制备方法
技术领域 [0001] 本发明涉及高分子材料组合物技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性聚丙烯母粒的 制备方法。
百度文库
背景技术 [0002] 聚丙烯具有无毒、无味、密度小、优良抗吸湿性、优良抗酸碱腐蚀性、优良抗溶解性 等优点 ，作为一 种常 用工程塑料被广泛应 用于汽车工业 、家 用电 器、管材 、机械零件 制作等 方面。但是聚丙烯也存在低温偏脆、力学强度不够、成型收缩率大 和耐热性差等缺陷 ，限 制 了其应 用范围。研究发现 ，当以 石墨烯为增强 相 ，添加量较低时 ，聚丙烯的性能即可大幅 增 强。但是 ，由 于石墨烯比 表面积巨 大 ，且石墨烯片层之间存在固有的 范德华力 ，石墨烯片层 非常容易团聚。因此 ，将纳米尺寸的 石墨烯在聚 丙烯基体中 均匀分散是 制备高性能的 石墨 烯改性聚丙烯母粒的关键技术。 [0003] 目前，为了使石墨烯在聚丙烯基体中分散较好，石墨烯改性聚丙烯母粒主要采用 溶液复合法，但其制备过程中通常使用大量的有机溶剂，对环境危害较大。 [0004] 专利ZL201010191018 .6公开了一种聚合物/石墨烯复合材料的原位还原制备方 法 ，该专利采 用超声波或者研磨方式将Hummers法 制备的 氧化石墨 均匀分散在聚合物胶乳 中，然后在胶乳中通入还原剂进行原位还原 ,使氧化石墨还原为石墨烯 ,从而得到稳定的聚 合物/石墨烯复合乳液 ,再经过破乳、凝聚、干燥 ,得到聚合物/石墨烯复合母料。将干燥后的 聚合物/石墨烯复合母料与各种助剂按一定比例加入到聚合物基体中 ,进一步通过双辊混 合、硫化、熔融挤出或注塑，获得具有良好性能的聚合物/石墨烯复合材料。该方法制备半导 体或导体聚合物/石墨烯复合材料具有较好的物理机械性能。 [0005] 然而经实验发现，通过上述专利所制得的聚合物/石墨烯复合材料在对聚丙烯进 行改性时，会存在一定的相容性问题，且在石墨烯分散的过程中仍存在一定的团聚现象。