一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明专利技术耐候石墨烯导电导热复合材料由以下原料制成：改性石墨烯、改性弹性体、聚甲基丙烯酸甲酯、热固性聚酰亚胺树脂、导电填料、过氧化苯甲酰、润滑剂、交联剂、抗氧剂。本发明专利技术耐候石墨烯导电导热复合材料但不具有良好的导热、导电性能，还具有较好的抗拉伸、韧性、抗冲击等力学性能，加工性能好，成本低，可广泛适用于电力电网、电子电器、通讯等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着工业的不断发展，高分子材料得到越来越广泛的应用。聚乙烯、聚丙烯、PTT聚酯、ABS等等大量使用在建筑、室内装潢、家具、电力、电网、运输等行业。如今，高分子材料制品已经在越来越多的领域里被应用，现有的导电、导热、散热、换热等材料多为金属或含金属的材料制成，他们大都是不抗氧化、易腐蚀、寿命短、造价高及制备工艺复杂等缺点。目前也出现一些非金属导电、导热和换热材料，多半是聚烯烃类材料和石墨的共混，缺点是：零下5度以下容易产生低脆性，生产出的产品在冬季运输容易出现破碎。石墨烯是目前已知材料中最薄的一种，非常牢固坚硬。石墨烯在原子尺度上结构非常特殊，作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧。当施加外部机械力时，碳原子面会弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。如此稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。而且原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。现阶段石墨烯复合材料的研究仍处于起步阶段，许多重要的问题需要深入研究，比如石墨烯大规模化、低成本的制备；石墨烯的分散问题；石墨烯与其它基体和体系的相容性问题等。因此，研制一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法尤为重要。专利技术内容针对现有技术中技术问题，本专利技术提供一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法。为实现以上目的，本专利技术的技术方案通过以下技术方案予以实现：一种耐候石墨烯导电导热复合材料，所述耐候石墨烯导电导热复合材料由以下重量份的原料制成：改性石墨烯20-30份、改性弹性体15-25份、聚甲基丙烯酸甲酯10-15份、聚酰亚胺树脂10-16份、导电填料18-26份、过氧化苯甲酰1-1.5份、润滑剂1-3份、交联剂1-2份、抗氧剂1-2.5份。优选的，所述耐候石墨烯导电导热复合材料由以下重量份的原料制成：改性石墨烯23-28份、改性弹性体17-23份、聚甲基丙烯酸甲酯11-13份、聚酰亚胺树脂12-14份、导电填料20-24份、过氧化苯甲酰1.2-1.4份、润滑剂1.6-2.5份、交联剂1.3-1.7份、抗氧剂1.5-2.1份。优选的，所述改性石墨烯的改性方法为：采用石墨粉为原料，以改进的Hummers法制备氧化石墨，称取1g氧化石墨超声分散在500mLN,N-二甲基甲酰胺中，得到分散液，将12g异佛尔酮二异氰酸酯加入到分散液中，通入氮气保护，在82℃条件下反应25h后，用氨水调节分散液的pH至9-10之间，然后升温至93℃，加入1.2g水合肼还原2h，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺反复离心洗涤，直到除去未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，得到改性石墨烯。优选的，所述改性弹性体的改性方法为：将2重量份的硅烷偶联剂用5重量份的乙醇溶解后,加入30重量份的弹性体搅拌均匀，再加入5重量份的纳米粉体混合搅拌10-20min,再用超声波分散20-28min,然后置于85-90℃恒温真空干燥箱中干燥,得到改性弹性体。优选的，所述弹性体为苯乙烯系热塑性弹性体、三元乙丙弹性体、丙烯酸树脂弹性体、硅橡胶中的一种。根据权利要求4所述的耐候石墨烯导电导热复合材料，其特征在于：所述纳米粉体为粒径为20-50nm的碳纳米管。优选的，所述导电填料为铂、钛、铝、镍、铜、银、锌、锰中的两种与钴、铋、铟、锡、镉、锌中的一种形成的合金。优选的，所述交联剂乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、二乙醇胺中的一种。优选的，所述润滑剂为硬脂酸盐、液体石蜡中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种。一种耐候石墨烯导电导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、按照重量份称取各个原料；S2、将改性石墨烯、改性弹性体、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺树脂、导电填料、过氧化苯甲酰、润滑剂、交联剂、抗氧剂依次投入混合机中混合10-15min，得到预混料；S3、将步骤S2制得的预混料加入双螺杆挤出机中，混合，熔融挤出造粒，再热压、成型，即可，所述双螺杆挤出机的长径比为32-40，选用具有增强分散型的螺杆组合，螺筒一区温度为170-190℃，二区温度为190-200℃，三区温度为200-220℃，四区温度为200-220℃，五区温度为190-220℃，六区温度为190-230℃，机头温度为200-240℃，螺杆转速为300-500r/min。本专利技术提供一种耐候石墨烯导电导热复合材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：本专利技术耐候石墨烯导电导热复合材料但不具有良好的导热、导电性能，还具有较好的抗拉伸、韧性、抗冲击等力学性能，加工性能好，成本低，可广泛适用于电力电网、电子电器、通讯等领域；本专利技术耐候石墨烯导电导热复合材料采用改性石墨烯、改性弹性体、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺树脂、导电填料为主料，辅以过氧化苯甲酰、润滑剂、交联剂、抗氧剂，改性石墨烯是采用异氰酸酯基易与氧化石墨上的含氧官能团反应的特点，以共价功能化改性的方法得到，对石墨烯表面进行了修饰，增强了其与聚合物的界面相容性，提高了在聚合物中的分散性，使得石墨烯的疏水性和抗静电性在聚合物中得到很好地发挥，提高热稳定性和分散性，避免了石墨烯容易在聚合物中团聚导致分散不均匀的问题；改性弹性体能够与改性后且为二维片层结构的石墨烯协同作用，使导电填料能够大量添加于高分子聚合物基体中，且均匀分布，构建更多更畅通的导热导电网络，交联剂是使聚合物线性分子链形成网状结构的物质，促进分子链间形成共价键或离子键；抗氧剂能够与导电填料、交联剂产生协同作用；在高混机中进行共混，并采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到耐候石墨烯导电导热复合材料，不但能够满足注塑的要求，同时综合性地提高了注塑物的抗拉伸性能、韧性和抗冲击性能，兼具良好的导热、导电性能。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，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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：本实施例耐候石墨烯导电导热复合材料由以下重量份的原料制成：改性石墨烯20份、改性弹性体15份、聚甲基丙烯酸甲酯10份、聚酰亚胺树脂10份、导电填料18份、过氧化苯甲酰1份、润滑剂1份、交联剂1份、抗氧剂1份；其中，改性石墨烯的改性方法为：采用石墨粉为原料，以改进的Hummers法制备氧化石墨，称取1g氧化石墨超声分散在500mLN,N-二甲基甲酰胺中，得到分散液，将12g异佛尔酮二异氰酸酯加入到分散液中，通入氮气保护，在82℃条件下反应25h后，用氨水调节分散液的pH至9-10之间，然后升温至93℃，加入1.2g水合肼还原2h，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺反复离心洗涤，直到除去未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，得到改性石墨烯；改性弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐候石墨烯导电导热复合材料，其特征在于，所述耐候石墨烯导电导热复合材料由以下重量份的原料制成：改性石墨烯20‑30份、改性弹性体15‑25份、聚甲基丙烯酸甲酯10‑15份、聚酰亚胺树脂10‑16份、导电填料18‑26份、过氧化苯甲酰1‑1.5份、润滑剂1‑3份、交联剂1‑2份、抗氧剂1‑2.5份。

【技术特征摘要】
1.一种耐候石墨烯导电导热复合材料，其特征在于，所述耐候石墨烯导电导热复合材料由以下重量份的原料制成：改性石墨烯20-30份、改性弹性体15-25份、聚甲基丙烯酸甲酯10-15份、聚酰亚胺树脂10-16份、导电填料18-26份、过氧化苯甲酰1-1.5份、润滑剂1-3份、交联剂1-2份、抗氧剂1-2.5份。2.根据权利要求1所述的耐候石墨烯导电导热复合材料，其特征在于，所述耐候石墨烯导电导热复合材料由以下重量份的原料制成：改性石墨烯23-28份、改性弹性体17-23份、聚甲基丙烯酸甲酯11-13份、聚酰亚胺树脂12-14份、导电填料20-24份、过氧化苯甲酰1.2-1.4份、润滑剂1.6-2.5份、交联剂1.3-1.7份、抗氧剂1.5-2.1份。3.根据权利要求1或2所述的耐候石墨烯导电导热复合材料，其特征在于，所述改性石墨烯的改性方法为：采用石墨粉为原料，以改进的Hummers法制备氧化石墨，称取1g氧化石墨超声分散在500mLN,N-二甲基甲酰胺中，得到分散液，将12g异佛尔酮二异氰酸酯加入到分散液中，通入氮气保护，在82℃条件下反应25h后，用氨水调节分散液的pH至9-10之间，然后升温至93℃，加入1.2g水合肼还原2h，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺反复离心洗涤，直到除去未反应的异佛尔酮二异氰酸酯，得到改性石墨烯。4.根据权利要求1或2所述的耐候石墨烯导电导热复合材料，其特征在于，所述改性弹性体的改性方法为：将2重量份的硅烷偶联剂用5重量份的乙醇溶解后,加入30重量份的弹性体搅拌均匀，再加入5重量份的纳米粉体混合搅拌10-20min,再用超声波分散20-28min,然后置于85-90℃恒温真空干...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华喜，李葆，马骏，董军，徐斌，丁倩，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司六安供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34