一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料制造技术

本发明专利技术提出了一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料，包括以下质量份数制成：PA66 40‑80份、玻璃纤维30‑60份、石墨烯0.8‑3份、纳米氧化锌0.5‑1.5份、表面活性剂0.3‑2份、分散剂0.1‑1份、偶联剂0.5‑2.5份、抗氧剂0.1‑0.6份，本发明专利技术采用PA66作为塑料基料并利用石墨烯进行改性，提高了塑料的力学性能，且石墨烯进行了纳米氧化锌插层改性，显著提高了石墨烯的分散性能，配合其他辅助添加剂共同交联作用于塑料，大大提高了塑料的强韧性，具有优良的防穿刺性能，轻巧实用。

High strength anti puncture graphite modified plastic

The invention provides a high strength anti puncture graphene modified plastics, including following quality copies: PA66 40 80 copies, 60 copies, 30 glass fiber graphene 0.8 3 copies, 1.5 copies, 0.5 nanometer Zinc Oxide surfactant 0.3 2, dispersant 0.1 1 A, coupling agent 0.5 2.5 copies, 0.6 copies of antioxidant 0.1, the invention adopts PA66 as a plastic base material and the use of graphene was modified to improve mechanical properties of plastics, and graphene nano Zinc Oxide intercalation modification significantly improves the dispersion properties of graphene, with other auxiliary additives together effect of crosslinking on plastic, greatly improve the strength and toughness of plastics, has excellent anti puncture performance, lightweight and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料
本专利技术涉及塑料改性
，具体涉及一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料。
技术介绍
防穿刺材料要求具有高的剪切强度、耐冲击性能以及高模量等特点，所以需要特殊的材料。在包括中国的很多国家，枪械的使用在一定程度上受到严格的限制，而来自匕首、刺刀等锐器的威胁却随处可见，这使得防刺材料的研究开发工作成为研究的热点，但目前防穿刺材料存在重量重、厚度大、价格高等缺点，用作防刺服时舒适性差。而石墨烯是一种由碳原子构成的片状新型材料，具有优异的耐热性、机械性能、电性能、传输性能、气体屏障性能及热电性能。石墨烯可以与基体树脂进行复合，从而大幅度地提升材料的拉升强度，抗冲击性能以及导热导电性能，因此，石墨烯被视作为一种优异的纳米填料。但是，石墨烯纳米片层之间存在着强烈的分子间作用力，导致石墨烯片层容易团聚，难以在树脂中分散，这就会大幅度降低石墨烯填料对树脂的增韧增强作用。为了解决这个问题，就需要对石墨烯表面改性，提升其在树脂中的分散稳定性，同时还需要提升石墨烯与基体树脂之间的界面结合作用，从而提高石墨烯改性材料防穿刺的综合能力。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料，采用经纳米氧化锌插层改性的石墨烯对PA66进行补强改性，分散性好，显著降低了团聚现象，配合其他辅助添加剂共同交联作用于塑料，大大提高了塑料的强韧性，具有优良的防穿刺性能，轻巧实用。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6640-80份、玻璃纤维30-60份、石墨烯0.8-3份、纳米氧化锌0.5-1.5份、表面活性剂0.3-2份、分散剂0.1-1份、偶联剂0.5-2.5份、抗氧剂0.1-0.6份。优选的，高强度石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6660-80份、玻璃纤维50-60份、石墨烯2-3份、纳米氧化锌1-1.5份、表面活性剂1.5-2份、分散剂0.7-1份、偶联剂2-2.5份、抗氧剂0.4-0.6份。优选的，所述高强度防穿刺石墨烯改性塑料还包括0-1份的纳米膨润土、引发剂0.1-0.3份。优选的，所述表面活性剂为质量比2-3∶1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物。优选的，所述分散剂为质量比1∶1的壳聚糖和β-环糊精的组合物。优选的，所述偶联剂为质量比1∶2的乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的组合物。优选的，高强度防穿刺石墨烯改性塑料的制备方法，制备步骤如下：1)按重量份称取，将石墨烯与纳米氧化锌置于球磨机中混合研磨1-1.5h，得混合物，备用；2)将步骤1)中的混合物与表面活性剂溶于溶剂中，然后调节pH值为9.5-10.2，在45-50℃条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得纳米插层石墨烯；3)将步骤2)中的纳米插层石墨烯与玻璃纤维共混，采用氧气等离子体处理25-30s，然后加入剩余物料共混，并送至双螺杆塑料挤出机挤出造粒，即得高强度防穿刺石墨烯改性塑料。优选的，步骤2)中溶剂为甲醇或乙醇或两者的组合物，超声频率为25-28kHz。由于采用上述的技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用具有优良抗冲击性和强度的PA66作为塑料基料，提供了有效的力学性能基础，石墨烯、玻璃纤维、纳米氧化锌配合其他辅助添加剂共同交联作用于塑料，大大提高了塑料的强韧性，具有优良的防穿刺性能，轻巧实用。先将石墨烯进行纳米氧化锌的插层改性，加大了石墨烯的层间距离，显著提高了石墨烯的分散性能，降低了团聚现象，且氧化锌具有一定的杀菌效果，针对PA66的强吸湿性能有效降低细菌的寄生繁殖，适用于防刺服的制作；然后采用PA66作为塑料基料并利用纳米插层石墨烯进行改性，显著提高了塑料的力学性能，玻璃纤维也具有补强增韧的效果，且玻璃纤维的添加大大减小了塑料的收缩率。在制备过程中，先将石墨烯与纳米氧化锌进行球磨研磨，大大提高了两者间的穿插度，然后在表面活性剂和超声处理的促进作用下，纳米氧化锌的插层率提高了25％-28％，不仅加大了石墨烯的层间距离，也有利于石墨烯的空间结构稳定，大大提高了石墨烯的综合性能；在进行塑料造粒之前先将纳米插层石墨烯和玻璃纤维采用氧气等离子体处理，显著提高了表面基团的活性，加深了交联聚合的程度，大大提高了最终塑料的综合性能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6645份、玻璃纤维60份、石墨烯0.8份、纳米氧化锌0.7份、表面活性剂1.5份、分散剂0.4份、偶联剂0.9份、抗氧剂0.4份。高强度防穿刺石墨烯改性塑料的制备方法，制备步骤如下：1)按重量份称取，将石墨烯与纳米氧化锌置于球磨机中混合研磨1.2h，得混合物，备用；2)将步骤1)中的混合物与表面活性剂溶于甲醇或乙醇或两者的组合物中，然后调节pH值为9.6，在46℃、27kHz条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得纳米插层石墨烯；3)将步骤2)中的纳米插层石墨烯与玻璃纤维共混，采用氧气等离子体处理25s，然后加入剩余物料共混，并送至双螺杆塑料挤出机挤出造粒，即得高强度防穿刺石墨烯改性塑料。所述高强度防穿刺石墨烯改性塑料还包括0.4份的纳米膨润土、引发剂0.3份。具体的在制备过程中，纳米膨润土、引发剂在步骤2)中同表面活性剂一同加入。表面活性剂为质量比2.5∶1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物。实施例2：一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6680份、玻璃纤维50份、石墨烯1.5份、纳米氧化锌1.3份、表面活性剂1.1份、分散剂0.8份、偶联剂1.5份、抗氧剂0.6份。高强度防穿刺石墨烯改性塑料的制备方法，制备步骤如下：1)按重量份称取，将石墨烯与纳米氧化锌置于球磨机中混合研磨1.4h，得混合物，备用；2)将步骤1)中的混合物与表面活性剂溶于甲醇或乙醇或两者的组合物中，然后调节pH值为9.8，在48℃、26kHz条件下超声处理2h，回收溶剂，然后进行离心分离，水洗至中性，并在真空条件下干燥得纳米插层石墨烯；3)将步骤2)中的纳米插层石墨烯与玻璃纤维共混，采用氧气等离子体处理28s，然后加入剩余物料共混，并送至双螺杆塑料挤出机挤出造粒，即得高强度防穿刺石墨烯改性塑料。所述高强度防穿刺石墨烯改性塑料还包括0.8份的纳米膨润土、引发剂0.1份。具体的在制备过程中，纳米膨润土、引发剂在步骤2)中同表面活性剂一同加入。表面活性剂为质量比2.2∶1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物。实施例3：一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6675份、玻璃纤维55份、石墨烯2.2份、纳米氧化锌1.5份、表面活性剂0.9份、分散剂1份、偶联剂2.4份、抗氧剂0.1份。高强度防穿刺石墨烯改性塑料的制备方法，制备步骤如下：1)按重量份称取，将石墨烯与纳米氧化锌置于球磨机中混合研磨1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料，其特征在于，所述高强度石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6640‑80份、玻璃纤维30‑60份、石墨烯0.8‑3份、纳米氧化锌0.5‑1.5份、表面活性剂0.3‑2份、分散剂0.1‑1份、偶联剂0.5‑2.5份、抗氧剂0.1‑0.6份。

【技术特征摘要】
1.一种高强度防穿刺石墨烯改性塑料，其特征在于，所述高强度石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6640-80份、玻璃纤维30-60份、石墨烯0.8-3份、纳米氧化锌0.5-1.5份、表面活性剂0.3-2份、分散剂0.1-1份、偶联剂0.5-2.5份、抗氧剂0.1-0.6份。2.根据权利要求1所述的高强度防穿刺石墨烯改性塑料，其特征在于：所述高强度石墨烯改性塑料包括以下质量份数制成：PA6660-80份、玻璃纤维50-60份、石墨烯2-3份、纳米氧化锌1-1.5份、表面活性剂1.5-2份、分散剂0.7-1份、偶联剂2-2.5份、抗氧剂0.4-0.6份。3.根据权利要求1或2所述的高强度防穿刺石墨烯改性塑料，其特征在于：所述高强度防穿刺石墨烯改性塑料还包括0-1份的纳米膨润土、引发剂0.1-0.3份。4.根据权利要求1或2所述的高强度防穿刺石墨烯改性塑料，其特征在于：所述表面活性剂为质量比2-3∶1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物。5.根据权利要求1或2所述的高强度防穿刺石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲建忠，魏芸，叶品华，
申请(专利权)人：江苏华生塑业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32