一种石墨烯抗静电塑料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯抗静电塑料，包括树脂、石墨烯、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂，所述石墨烯均匀分散于所述石墨烯抗静电塑料中，其中，所述助剂为由氧化镁、氧化铝和碳化硅组成的混合物，各组分在该石墨烯抗静电塑料中的质量百分数如下：树脂60％～90％，石墨烯1％～20％，阻燃剂5％～20％，分散剂1％～10％，抗氧剂0.5％～5％，偶联剂0.1％～5％，助剂1％～10％。本发明专利技术还提供一种石墨烯抗静电塑料的制备方法。通过氧化镁、氧化铝和碳化硅的加入，能使石墨烯均匀分布，从而提高所述石墨烯抗静电塑料的导电率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及塑料材料
，尤其涉及一种石墨烯抗静电塑料及其制备方法。
技术介绍
塑料作为一种重要的高分子化合物材料，应用范围非常广泛。与金属材料的加工难度大，成本费用高，生产效率低等缺点不同，塑料具有设计自由度高，易加工成型，成本低等优点，因此国际上使用塑料代替金属的应用不断扩大。但是，塑料也存在着不足之处，和金属的高抗静电性相比，其抗静电性能普遍较差，这限制了塑料在抗静电散热领域的应用。例如中国专利公布号为CN104292826A，公布日2015年1月21日，名称为一种抗静电塑料及其制备方法，该专利申请公开了一种塑料配方，所述配方包括聚酰胺、玻璃纤维、增韧剂、阻燃剂、抗静电助剂、润滑剂、分散剂、抗氧剂，其中，聚酰胺40-80％、玻璃纤维5-30％、增韧剂1-10％、阻燃剂1-10％、抗静电助剂1-15％、润滑剂1-10％、分散剂1-5％、抗氧剂0.1-0.5％。其不足之处在于，该配方生产出来的塑料抗静电性能较差，其抗静电系数仅为2W/m·K左右。石墨烯自2004年被发现以来，由于其独特的二维结构以及优异的热学、力学和电学性能，已经成为材料科学领域备受关注的研究热点之一。石墨烯具有完美的二维晶体结构，其晶格是由六个碳原子围成的六边形，是目前发现的最薄、强度最大、导电抗静电性能最强的一种新型材料。石墨烯的抗静电系数高达5300W/m·K，远高于普通的金属材料。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种具有较好的抗静电性能的石墨烯抗静电塑料及其制备方法。本专利技术提供一种石墨烯抗静电塑料，包括树脂、石墨烯、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂，所述石墨烯均匀分散于所述石墨烯抗静电塑料中，其中，所述助剂为由氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅颗粒组成的混合物，各组分在该石墨烯抗静电塑料中的质量百分数如下：树脂60％～90％，石墨烯1％～20％，阻燃剂5％～20％，分散剂1％～10％，抗氧剂0.5％～5％，偶联剂0.1％～5％，助剂1％～10％。本专利技术还提供一种石墨烯抗静电塑料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将树脂加入双螺杆挤出机；(2)将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂和助剂混合均匀得到一混合物，然后将该混合物加入双螺杆挤出机，使得所述石墨烯均匀分散于所述混合物中，其中，所述助剂由氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅颗粒组成；(3)将阻燃剂加入双螺杆挤出机；以及(4)通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得到所述石墨烯抗静电塑料。与现有技术相比较，本专利技术提供的石墨烯抗静电塑料及其制备方法具有以下优点：第一，由于助剂采用氧化镁、氧化铝和碳化硅，一方面，所述氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅颗粒的抗静电性能优异，可进一步提高石墨烯抗静电塑料的抗静电性能，另一方面，由于氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅的颗粒为颗粒状物质，更利于将片状的石墨烯均匀分散；第二，先将石墨烯和偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂等混合，可促使石墨烯分散均匀，使得石墨烯能够充分均匀分散于石墨烯抗静电塑料中。本制备方法简单易行，易于操作，适合产业化。得到的所述石墨烯抗静电塑料中由于添加了石墨烯，石墨烯具有优异的导电性能，石墨烯均匀分散于所述墨烯抗静电塑料中，而形成较好的导电网络，从而可将静电迅速传导，使得所述石墨烯抗静电塑料具有良好的抗静电性能，而具有良好的应用前景。具体实施方式以下将对本专利技术提供的石墨烯抗静电塑料及其制备方法作进一步说明。本专利技术提供一种石墨烯抗静电塑料，其包括树脂、石墨烯、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂。所述石墨烯均匀分散于所述石墨烯抗静电塑料中。其中，所述助剂为由氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅颗粒组成的混合物。各组分在该石墨烯抗静电塑料中的质量百分数如下：树脂60％～90％，石墨烯1％～20％，阻燃剂5％～20％，分散剂1％～10％，抗氧剂0.5％～5％，偶联剂0.1％～5％，助剂1％～10％。优选的，该各组分在该石墨烯抗静电塑料中的质量百分数如下：树脂65％～80％，石墨烯1％～10％，阻燃剂5％～15％，分散剂2％～5％，抗氧剂0.5％～1％，偶联剂0.1％～0.5％，助剂2％～8％。所述助剂中氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅颗粒可为市售的氧化镁、氧化铝和碳化硅粉末。该氧化镁、氧化铝和碳化硅的粒径可为10微米～200微米。所述助剂中氧化镁颗粒、氧化铝颗粒与碳化硅颗粒的质量比为(3～5)：(1～3)：1。优选的，所述助剂中氧化镁颗粒、氧化铝颗粒与碳化硅颗粒的质量比为(2.5～3.5)：(2～3)：1。所述树脂为所述石墨烯抗静电塑料的基体材料。所述树脂为聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚苯硫醚中的一种。该石墨烯的结构不限，其包括石墨烯纳米片、石墨烯微米片、石墨烯纳米带、少层石墨烯(2-5层)、多层石墨烯(2-9层)、石墨烯量子点以及这些石墨烯类材料的衍生物)。所述石墨烯材料的定义可参见文献“Allinthegraphenefamily–Arecommendednomenclaturefortwo-dimensionalcarbonmaterials”。所述石墨烯材料还可以选自厚度≤20nm，更优选地，厚度≤10nm的材料。在本实施例中，该石墨烯材料的厚度优选≤3nm，石墨烯材料越薄，柔韧性越好，越容易加工。所述石墨烯材料的的制备方法不限，采用本领域技术人员熟知的石墨烯产品或用常规的制备方法制备即可。石墨烯材料可以选自化学氧化法如Brodie法、Hummers法或Staudenmaier法中的任意一种方法制备的氧化石墨烯经热膨胀制得的石墨烯材料。也可以选用机械剥离、液相剥离或电化学剥离制备的石墨烯材料。所述石墨烯还可包含有其他非碳元素，如氧、氮、氢、硫元素。优选的，所述石墨烯为单层片状的石墨烯或者层数为2～100的多层石墨烯。所述阻燃剂的作用为使所述石墨烯抗静电塑料具有阻燃性。所述阻燃剂为有机阻燃剂和/或无机阻燃剂，所述有机阻燃剂为溴系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂和红磷中的至少一种，所述无机阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系阻燃剂中的至少一种。所述分散剂为一种表面活性剂，用于促进石墨烯的均匀分散。所述分散剂为脂肪酸类分散剂或/和石蜡类分散剂。所述脂肪酸类分散剂为乙撑基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯中的至少一种。所述抗氧剂的作用为延缓所述石墨烯抗静电塑料的老化。所述抗氧剂为芳香胺类抗氧剂和/或受阻酚类抗氧剂。所述芳香胺类抗氧剂为二苯胺、对苯二胺中的至少一种。所述受阻酚类抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯抗静电塑料，包括树脂、石墨烯、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂，所述石墨烯均匀分散于所述石墨烯抗静电塑料中，其中，所述助剂为由氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和碳化硅颗粒组成的混合物，各组分在该石墨烯抗静电塑料中的质量百分数如下：树脂60％～90％，石墨烯1％～20％，阻燃剂5％～20％，分散剂1％～10％，抗氧剂0.5％～5％，偶联剂0.1％～5％，助剂1％～10％。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯抗静电塑料，包括树脂、石墨烯、阻燃剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂和助剂，
所述石墨烯均匀分散于所述石墨烯抗静电塑料中，其中，所述助剂为由氧化镁颗粒、氧化铝
颗粒和碳化硅颗粒组成的混合物，各组分在该石墨烯抗静电塑料中的质量百分数如下：树
脂60％～90％，石墨烯1％～20％，阻燃剂5％～20％，分散剂1％～10％，抗氧剂0.5％～
5％，偶联剂0.1％～5％，助剂1％～10％。
2.如权利要求1所述的石墨烯抗静电塑料，其特征在于，所述石墨烯1％～10％。
3.如权利要求1所述的石墨烯抗静电塑料，其特征在于，所述助剂中氧化镁颗粒、氧化
铝颗粒与碳化硅颗粒的质量比为(3～5):(1～3):1，所述氧化镁颗粒、氧化铝颗粒与碳化硅
颗粒的粒径均在10微米～200微米。
4.如权利要求1所述的石墨烯抗静电塑料，其特征在于，所述树脂为聚碳酸酯、丙烯腈-
苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚苯硫醚中的一种。
5.如权利要求1所述的石墨烯抗静电塑料，其特征在于，所述石墨烯为单层石墨烯或者
层数为2～100的多层石墨烯。
6.如权利要求1所述的石墨烯抗静电塑料，其特征在于，所述阻燃剂为有机阻燃剂和/
或无机阻燃剂，所述有机阻燃剂为溴系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂和红磷中的至少<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永胜，付正伟，唐长林，周旭峰，刘兆平，茆玉宝，
申请(专利权)人：宁波墨西科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33