一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯‑发泡EVA复合材料及其制备方法，通过将预混的发泡剂和氧化石墨烯微球加入EVA中混合均匀，经过第一步低温发泡后，EVA内部形成孔洞，氧化石墨烯微球分布于孔洞内部，再经第二步发泡后，发泡剂进一步分解使得孔洞得以继续生长，而孔洞内的氧化石墨烯微球发生膨胀并还原，逐渐充满孔洞，最终得到多孔石墨烯填充的发泡EVA材料。石墨烯填充于EVA孔洞中，起到支撑和能量吸收的作用，可有效提升发泡材料的强度和弹性，并且可提升发泡材料的吸声、吸波、电磁屏蔽等性能，得到差异化发泡材料。本方法简单易行，氧化石墨烯的加入对原有制备工艺无影响，在提升材料基础性能之余可赋予材料新的功能，具有广阔应用前景。

A Graphene-Foamed EVA Composite and Its Preparation Method

The present invention discloses a graphene foamed EVA composite material and its preparation method. By adding the premixed foaming agent and graphene oxide microspheres into EVA and mixing evenly, after the first step of low temperature foaming, the inside of EVA forms holes, the graphene oxide microspheres distribute in the inside of the holes, and after the second step of foaming, the foaming agent further decomposes to make the holes continue to grow, while the holes are formed. The graphene oxide microspheres in the holes expand and reduce, and gradually fill the holes. Finally, the foamed EVA filled with porous graphene is obtained. Graphene filling in EVA holes can support and absorb energy. It can effectively enhance the strength and elasticity of foaming materials, and improve the sound absorption, wave absorption, electromagnetic shielding properties of foaming materials, so as to obtain differentiated foaming materials. This method is simple and easy to operate. The addition of graphene oxide has no effect on the original preparation process. It can give new functions to the material besides improving the basic properties of the material. It has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法。
技术介绍
EVA是无定型塑料，环保无毒，收缩率为2％，密度0.95g/cm3比水轻，其表面光泽性差，机械强度底，弹性好，流动性好，容易加工成型。根据乙酸乙烯在EVA中含量不同，EVA被广泛运用于婴儿童车轮子，薄膜、重合薄膜、各种成型制品、胶粘剂等领域。目前我国EVA树脂第一大消费领域是发泡制品，占总消费量的65％～68％。这主要是由于EVA树脂具有良好的发泡性能，而且自身又具有优异的回弹耐老化性、耐龟裂性，制得的泡沫材料密度低，比强度高、能吸收载荷，因而用途十分广泛。EVA发泡材料作为一种用途广泛、造价低廉的工业材料，在国内需求一直处于增长状态。即便在金融危机的影响下，从06年到10年依然保持超过9％的增长率。EVA发泡分为三种：传统平板大发泡，模内小发泡以及射出。而从生产效率，废弃率和能耗角度考虑，射出成型是发泡EVA的发展主方向。石墨烯是一种具有单原子层厚度的二维碳材料，具有低密度、极高的力学强度、热导率和电导率和优良的耐腐蚀性，并且与高分子材料的亲和性好，可作为高分子材料的增强体使用。在极低的添加量下(低于1％)就能显著提升材料的各项性能指标，具有广阔的市场前景。专利CN201710474883中将功能化石墨烯加入发泡EVA体系中，使得体系的阻尼系数显著提升。本专利技术利用氧化石墨烯微球的热不稳定性，将氧化石墨烯微球和发泡剂预先共混，再加入EVA和其它助剂的混合体系中。在第一段发泡时，发泡剂先分解出气体在EVA中形成孔洞，而氧化石墨烯微球则留在这些孔洞中。在温度进一步提升后，一方面发泡剂完全分解，促使孔洞生长扩大，另一方面氧化石墨烯片表面的含氧集团分解，使得氧化石墨烯微球发生体积膨胀，从而逐渐填充进EVA的孔洞中，形成支撑网络结构。最终使得复合材料的力学性能显著提升，并且由于石墨烯多孔结构的存在，使得复合泡沫的吸波性能和防腐性能得到提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术不足，提供一种石墨烯-发泡EVA复合材料及其制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯-发泡EVA复合材料，石墨烯片搭接成多孔网络填充于发泡EVA的孔洞之中。一种石墨烯-发泡EVA复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)通过雾化干燥法将尺寸为1～50微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3～6。(2)将步骤(1)得到的1～10质量份氧化石墨烯微球与2～4质量份发泡剂混合均匀。(3)将100质量份EVA和0.2～0.6份硬脂酸，0.3～1份过氧化二异丙苯，0.6～1份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为85～100℃。(4)将步骤(3)的产物与步骤(2)的产物一起加入密炼机，在100～110℃密炼。(5)将步骤(4)得到的产物加入模具，在120～135℃下发泡3～10分钟，升温至135～160℃发泡5～20分钟。进一步地，所述步骤(1)的雾化干燥温度为130～200℃。进一步地，所述步骤(2)的发泡剂为AC发泡剂，分解温度为130～140℃。进一步地，所述步骤(3)中的EVA中VA含量为15～40wt％。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过在发泡EVA的孔洞中引入石墨烯多孔网络结构，在材料受到外力作用时可有效吸收能量。由于石墨烯片在面内方向具有高强高模性能，在法向具有优异柔性，因而在形成网络后，不仅能提升发泡EVA的拉伸强度和硬度，同时能提升其弹性。且还原的氧化石墨烯片具有一定导电性，可对电磁波产生吸收作用。并且石墨烯片具有良好的杀菌性，添加进发泡EVA中可有效提升整体抗菌性。(2)本专利技术采用两步发泡的工艺实现上述填充，在第一发泡阶段形成初级孔洞结构，氧化石墨烯微球选择性存在于这些孔洞之中。在第二发泡阶段氧化石墨烯表面的含氧官能团快速脱除使氧化石墨烯还原为石墨烯，氧化石墨烯微球发生体积膨胀并充满孔洞，同时发泡剂进一步分解，形成多孔结构。综上，利用本方法得到的发泡EVA不仅在力学性能上具有优异表现，在吸波，抗菌等多功能性上也有广阔应用前景，适用于现代多功能、大生产、简单易行的要求。附图说明图1是经本专利技术石墨烯-发泡EVA复合材料的结构示意图。具体实施方式制备石墨烯-发泡EVA复合材料的方法包括如下步骤：(1)通过雾化干燥法将尺寸为1～50微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3～6。所述雾化干燥温度为130～200℃。(2)将步骤(1)得到的0.05～5质量份氧化石墨烯微球与2～4质量份发泡剂混合均匀。所述发泡剂为AC发泡剂，分解温度为130～140℃。(3)将100质量份EVA和0.2～0.6份硬脂酸，0.3～1份过氧化二异丙苯，0.6～1份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为85～100℃。所述EVA中VA含量为15～40％。(4)将步骤(3)的产物与步骤(2)的产物一起加入密炼机，在100～110℃密炼。(5)将步骤(4)得到的产物加入模具，在120～135℃下发泡3～10分钟，升温至135～160℃发泡5～20分钟。下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，本实施例只用于对本专利技术做进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述专利技术的内容做出一些非本质的改变和调整均属本专利技术的保护范围。实施例1：(1)通过雾化干燥法将尺寸为1～5微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3。雾化干燥温度为150℃。(2)将步骤(1)得到的5质量份氧化石墨烯微球与2质量份AC发泡剂混合均匀。(3)将100质量份EVA和0.3份硬脂酸，0.5份过氧化二异丙苯，0.7份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为85℃。EVA中VA含量为15wt％。(4)将步骤(3)的产物与步骤(2)的产物一起加入密炼机，在100～110℃密炼。(5)将步骤(4)得到的产物加入模具，在135℃下发泡3分钟，升温至150℃发泡5分钟。经以上步骤，得到石墨烯-发泡EVA复合材料，具体性能如表1所示。实施例2：(1)通过雾化干燥法将尺寸为20～30微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3。雾化干燥温度为200℃。(2)将步骤(1)得到的5质量份氧化石墨烯微球与4质量份AC发泡剂混合均匀。(3)将100质量份EVA和0.5份硬脂酸，0.3份过氧化二异丙苯，0.7份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为90℃。EVA中VA含量为25wt％。(4)将步骤(3)的产物与步骤(2)的产物一起加入密炼机，在100～110℃密炼。(5)将步骤(4)得到的产物加入模具，在135℃下发泡5分钟，升温至150℃发泡10分钟。经以上步骤，得到石墨烯-发泡EVA复合材料，具体性能如表1所示。实施例3：(1)通过雾化干燥法将尺寸为42～50微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3。雾化干燥温度为130℃。(2)将步骤(1)得到的5质量份氧化石墨烯微球与2质量份AC发泡剂混合均匀。(3)将100质量份EVA和0.3份硬脂酸，0.7份过氧化二异丙苯，0.7份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为85℃。EVA中VA含量为25wt％。(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯‑发泡EVA复合材料，其特征在于，石墨烯片搭接成多孔网络填充于发泡EVA的孔洞之中。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-发泡EVA复合材料，其特征在于，石墨烯片搭接成多孔网络填充于发泡EVA的孔洞之中。2.一种石墨烯-发泡EVA的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过雾化干燥法将尺寸为1～50微米的单层氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比为3～6。(2)将步骤(1)得到的1～10质量份氧化石墨烯微球与2～4质量份发泡剂混合均匀。(3)将100质量份EVA和0.2～0.6份硬脂酸，0.3～1份过氧化二异丙苯，0.6～1份氧化锌加入密炼机中进行密炼，温度为85～100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，陈琛，韩燚，
申请(专利权)人：杭州高烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33