变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，特别涉及一种变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法。该法包括以下步骤：（1）将石墨烯均匀分散于有机溶剂中，得到石墨烯分散液；（2）将硅烷偶联剂均匀分散于有机溶剂中，得到偶联剂分散液；（3）将所述石墨烯分散液与偶联剂分散液混合，搅拌，惰性气体保护下加热，真空干燥除去有机溶剂，洗涤，得到改性石墨烯；（4）将HDPE、SBS、填料等物质混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，制成塑料母粒；然后将所料母粒通过注塑的方式制成变速器滑块。本发明专利技术制得的变速器滑块在力学性能上表现好，符合各项标准。尤其是在抗冲击强度可达20KJ/m

【技术实现步骤摘要】
变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法
本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法。
技术介绍
一些塑料具有优异的机械性能以及易加工的特性，展现出代替金属材料的趋势。这类塑料已经被广泛应用在汽车、电子、航天航空、建筑、军事等多个领域。随着科技的进步，人们不仅要求这类塑料具有轻量化的特点，还要求既要有很好的力学强度，又要有优异的韧性。通过调节塑料中不同组分的含量，人们可以设计出满足不同力学强度和韧性要求的复合塑料。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。然而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。公告号为CN1141335C公开一种刚性粒子增强、增韧的聚丙烯材料的制备方法，采用无机粒子进行填充，使性能得到增强，该方法首先用橡胶包覆刚性粒子，如硅灰石、滑石粉、玻璃微珠、云母或短玻纤等，然后和PP、马来酸酐接枝PP、抗氧化剂进行混合，再采用双螺杆挤出造粒，即得到刚性增强、增韧的PP材料。机填充粒子添加到改性PP中能改善其韧性，还可在提高材料抗冲击性能和热变形温度的同时，不降低其拉伸强度和刚性。由于石墨烯是由纯碳原子组成，因此在共混制备复合材料时可能会在石墨烯与塑料之间发生无机材料和有机材料的两相分离，导致复合材料内部相态的不一致，产生内部微裂纹，进而引起复合材料性能的下降。而且，PP是一种非极性聚合物，它与其他极性聚合物以及无机颜填料的相容性都很差。所以，如何对石墨烯进行改性处理，使其能够与PP塑料稳定复合，是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法。本专利技术解决上述问题的技术方案如下：变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：（1）、将石墨烯均匀分散于第一有机溶剂中，得到石墨烯分散液；（2）、将硅烷偶联剂均匀分散于第二有机溶剂中，得到偶联剂分散液；（3）、将所述石墨烯分散液与偶联剂分散液混合，搅拌，惰性气体保护下加热至120℃～180℃，真空干燥除去有机溶剂，洗涤，得到改性石墨烯；（4）、将HDPE、SBS、POE、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，制成塑料母粒；挤出造粒温度180～230℃，螺杆旋转100～300r/min。优选地，还包括步骤（5）、将所述塑料母粒通过注塑的方式制成变速器滑块。优选地，步骤（3）中，所述硅烷偶联剂分散液与石墨烯分散液的混合液的改性反应的时间为12～24小时。优选地，所述硅烷偶联剂为三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或或其任意数量任意比例的组合。优选地，第一有机溶剂和第二溶剂均选自丙酮、无水乙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氢呋喃中的一种，溶剂使用量为石墨烯材料质量的50～200倍。优选地，以质量份计，以质量份计，各组分的用量为HDPE60～80、POE15～20、SBS10～15、改性石墨烯5～10、填料3～5；所述填料选自碳酸钙、硅灰石、玻璃空心微珠中的一种。作为优选，硅烷偶联剂为石墨烯质量的5～20%。优选地，填料选用玻璃空心微珠时，将所述玻璃空心微珠先用KH-550进行表面处理，与含HDPE的上述配方混合均匀后，加入转矩流变仪中熔融共混，温度180～200℃，转速50～100r/min，时间3～10min。优选地，所述的HDPE包含马来酸改性HDPE20～30，还另外包含LLDPE10～20。再优选地，还包含内脱模剂，内脱模剂使用量为1～5质量份。再优选地，还包含抗氧化剂，抗氧化剂使用量为1～5质量份。优选地，所述内脱模剂是乙撑双硬脂酸酰胺。本专利技术上述技术方案中，变速器滑块是变速器中的一个小构件，为保证一定的机械性能原先采用金属材料，但是金属材料与金属材料之间的摩擦具有较大阻力，时间久了也会产生较大磨损。并且在变速器内安装滑块的位置上，并不适合采用油类物质加以润滑。因此，材料替换是一种更好的解决方法。由于聚乙烯材料具有一定的强度、韧度和润滑性，因此以聚乙烯作为基础塑料再加以一定的改良是一种合理的方案。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用特殊的工艺手段，使石墨烯这种不易在塑料中均匀分散，不易与塑料稳定复合的特种特性物质，能够在塑料中均匀分散，并且与聚乙烯稳定复合，使得聚乙烯材料的韧性、强度和刚度都得到显著的提升；2、本专利技术的塑料配方中还包含有PE-g-MAH，PE-g-MAH即PE-g-MAH接枝物，通常可在市面上直接购得，它与PE具有良好的相容性，又由于它本身是接枝物，也因此增强了它与其他材料的相容性，同时也显著提高了PE对于其他材料的相容性；3、本专利技术的塑料配方中还包含有硅烷偶联剂，本专利技术人研究得出，在配方中不含有硅烷偶联剂时，通过加强搅拌、增加PE-g-MAH接枝物占比等手段，也能一定程度上提高PE与其他材料的相容性，尤其是石墨烯，但这种相容性并不是永久性的；在使用了硅烷偶联剂后，可使得石墨烯预先改性，从而增强其与PE的相容性，从而得到PE与石墨烯稳定复合的材料；4、本专利技术的塑料配方中还包含有填料，填料的比例略低于常规，它所起的作用还是以强化塑料的刚度为主，在耐用性上表现尚可，在增韧方面表现比较一般；但是玻璃空心微珠这种填料能够增强材料的韧性，而且玻璃空心微珠的粒度越小哦，增韧效果更佳；5、本专利技术的塑料配方中还包含有POE，POE是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂生产的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。对比传统的聚合物材料，具有更好的加工成型性能，成型时不需加任何塑化剂；在汽车工业、医用、抗冲击改性剂及包装领域有着广泛的应用；6、本专利技术制得的变速器滑块在力学性能上表现好，符合各项标准。尤其是在抗冲击强度可达20KJ/m2，冲击强度的高表现非常符合作为滑块的基础性能要求。附图说明图1是本专利技术的各项力学性能测试表。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行进一步的说明。本具体实施方式仅仅是对本专利技术的解释，并不是对本专利技术的限制。本领域技术人员在阅读了本专利技术的说明书之后所做的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。实施例一变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：（1）、将石墨烯均匀分散于第一有机溶剂中，得到石墨烯分散液；（2）、将硅烷偶联剂均匀分散于第二有机溶剂中，得到偶联剂分散液；（3）、将所述石墨烯分散液与偶联剂分散液混合，搅拌，惰性气体保护下加热至120℃，反应24h，真空干燥除去有机溶剂，洗涤，得到改性石墨烯；（4）、将HDPE、SBS、POE、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，制成塑料母粒；挤出造粒温度180℃，螺杆旋转100r/min；（5）、将所述塑料母粒通过注塑的方式制成变速器滑块。具体配方如下：HD本文档来自技高网...

【技术保护点】
变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：（1）、将石墨烯均匀分散于第一有机溶剂中，得到石墨烯分散液；（2）、将硅烷偶联剂均匀分散于第二有机溶剂中，得到偶联剂分散液；（3）、将所述石墨烯分散液与偶联剂分散液混合，搅拌，惰性气体保护下加热至120℃～180℃，真空干燥除去有机溶剂，洗涤，得到改性石墨烯；（4）、将HDPE、SBS、POE、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，制成塑料母粒；挤出造粒温度180～230℃，螺杆旋转100～300r/min。

【技术特征摘要】
1.变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：（1）、将石墨烯均匀分散于第一有机溶剂中，得到石墨烯分散液；（2）、将硅烷偶联剂均匀分散于第二有机溶剂中，得到偶联剂分散液；（3）、将所述石墨烯分散液与偶联剂分散液混合，搅拌，惰性气体保护下加热至120℃～180℃，真空干燥除去有机溶剂，洗涤，得到改性石墨烯；（4）、将HDPE、SBS、POE、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，制成塑料母粒；挤出造粒温度180～230℃，螺杆旋转100～300r/min。2.根据权利要求1所述的变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，其特征在于：还包括步骤（5）、将所述塑料母粒通过注塑的方式制成变速器滑块。3.根据权利要求1所述的变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述硅烷偶联剂分散液与石墨烯分散液的混合液的改性反应的时间为12～24小时。4.根据权利要求1所述的变速器滑块材料石墨烯改性聚乙烯的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或其任意数量任意比例的组合。5.根据权利要求1所述的变速器滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷慧武，
申请(专利权)人：安徽哈雷传动机械有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34