一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法技术

本发明专利技术属于超高分子量聚乙烯加工技术领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法，由超高分子量聚乙烯100份、改性石墨烯纳米片1.5‑2.5份、混合助剂3‑5份，在球磨罐中混合，以球料质量比为8:1加入研磨球，在转速200‑300转/分钟的条件下球磨2‑3小时，得到混合母料，然后加入模具中，热压成型即得。本发明专利技术相比现有技术具有以下优点：本发明专利技术中利用改性后的石墨烯纳米片、混合助剂与超高分子量聚乙烯制备复合导电材料，使其具有良好的低温耐冲击性能和自润滑性，保证在填充较少的石墨烯纳米片的条件下即可具有良好的导电性，同时保证复合材料的耐磨性。

A Processing Method of UHMWPE Conductive Composites

The invention belongs to the field of ultra-high molecular weight polyethylene processing technology, and specifically relates to a processing method of ultra-high molecular weight polyethylene conductive composite material, which consists of 100 parts of ultra-high molecular weight polyethylene, 1.5 2.5 parts of modified graphene nanosheet and 3 5 parts of mixed additives, and is mixed in a ball grinding tank. The grinding ball is added at a mass ratio of 8:1, and the ball is milled at a speed of 200 300 rpm. 3 hours, get the mixed masterbatch, and then add to the mould, hot pressing forming is available. Compared with the prior art, the invention has the following advantages: the composite conductive material is prepared by using modified graphene nanosheets, mixed additives and ultra-high molecular weight polyethylene, which has good low-temperature impact resistance and self-lubrication, ensures good conductivity under the condition of fewer graphene nanosheets, and ensures the wear resistance of the composite material. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法
本专利技术属于超高分子量聚乙烯加工
，具体涉及一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法。
技术介绍
在各种电磁屏蔽材料中，聚合物基导电纳米复合材料因其质轻、易加工成型、耐化学腐蚀和性能可调等优点受到人们的青睐，为赋予聚合物优异的导电性能，通常选择金属颗粒、石墨、炭黑、碳纤维和碳纳米管等为导电填料来制备复合材料，但传统金属或碳材料所需填充量较高，影响材料的加工和综合力学性能，而碳纳米管能够在较低含量时即可提高材料导电性能，但其昂贵的价格限制了其规模化使用，石墨烯以其高电子传输速率、高电/热导率、高比表面积和优异力学性能，用于制备高性能聚合物电磁屏蔽复合材料已经有令人瞩目的进展，填充聚合物发生导电现象是由于聚合物基体中形成了导电网络，改善导电路径有利于提高复合材料的电导率，石墨烯纳米片除了具有普通石墨具有的良好化学稳定性、导电、导热、自润滑性能外，还具有明显的纳米尺寸效应，近年来，人们对石墨烯纳米片作为填充料制备复合导电材料进行了较多研究，在基体中容易发生团聚，且分散不均匀；超高分子量聚乙烯是一种具有线性结构且综合性能优异的热塑性工程塑料，在高性能轻质复合材料方面显示出极大的优势，在航空航天、海域防御装备以及工业生产等领域发挥着重要的作用，但是，超高分子量聚乙烯良好的绝缘特性也部分限制了它的使用，因此，对超高分子量聚乙烯进行导电功能化改性，制备具有高导电性的复合材料可以极大地扩展其应用范围，因此本申请中对石墨烯纳米片作为填充料制备超高分子量聚乙烯导电复合材料进行研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法，包括以下步骤：（1）原料准备：按重量份计包括，超高分子量聚乙烯100份、改性石墨烯纳米片1.5-2.5份、混合助剂3-5份；所述改性石墨烯纳米片的制备方法为：取稻壳除杂后清洗，沥干水分后在温度为450-550℃的条件下焚烧1.5-2.5小时，完成后研粉过200目筛，在质量浓度为12-18%的氢氟酸水溶液中搅拌处理3-5分钟，完成后在75-85℃的条件下干燥至含水量低于3%，得到干燥料，然后在干燥料中加入相当于其重量3-4倍、质量浓度为20-24%的氯化铁溶液，在超声功率为300-400W的条件下超声分散2-3小时后，在温度为45-55℃的条件下反应8-12小时，完成后在2-6℃的条件下静置48小时，然后离心分离，洗涤，真空干燥得到中间粉料；按重量计，取石墨烯纳米片22-28份、四氯化锡1-2份、中间粉料3-7份、质量浓度为30-40%的乙醇水溶液160-200份、羧基丁腈胶乳10份，在超声功率为800-1200W的条件下超声分散20-30分钟，过滤，在温度为85-95℃的条件下处理1-2小时，即得；所述混合助剂包括以下重量份的原料：硬脂酸锌18-22份、聚乙烯蜡2-6份、微晶纤维素1-3份、马来酸酐接枝聚乙烯1-3份；（2）将超高分子量聚乙烯、改性石墨烯纳米片、混合助剂在球磨罐中混合，以球料质量比为8:1加入研磨球，在转速200-300转/分钟的条件下球磨2-3小时，得到混合母料，然后加入模具中，热压成型即得。作为对上述方案的进一步改进，所述石墨烯纳米片厚度为4-16nm，直径为5-10μm，层数＜20，在30℃时检测pH值7.15-7.65。作为对上述方案的进一步改进，所述超高分子量聚乙烯的分子量为300-600万，粒径为60-80目。作为对上述方案的进一步改进，所述干燥料的干燥方法为红外辐射干燥。作为对上述方案的进一步改进，所述羧基丁腈胶乳的固含量≥45%，粘度≤50mpa·s，pH值为8.5-9。作为对上述方案的进一步改进，所述硬脂酸锌的锌含量为10-11wt%，细度为200目；所述聚乙烯蜡的硬度为5-8d·mm，颗粒粒径为20-40目；所述微晶纤维素的pH值为5.2-5.6；所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为1.2%。作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（2）中球磨前抽真空，通入氮气后进行球磨。作为对上述方案的进一步改进，所述热压成型的条件为：温度为180-200℃，压强为12-16MPa，热压时间为6-10分钟。本专利技术中将稻壳灰经氢氟酸水溶液刻蚀后，再经氯化铁溶液处理，填充于石墨烯纳米片的间隙内，能够形成结构稳定的多层石墨烯纳米片，同时避免了石墨烯纳米片在超高分子聚乙烯内的在堆叠，促进其剥离，在保持石墨烯纳米片原本结构的基础上提高石墨烯纳米片网络结构稳定性，同时提高所得改性石墨烯纳米片的导电、导热性。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术中利用改性后的石墨烯纳米片、混合助剂与超高分子量聚乙烯制备复合导电材料，使其具有良好的低温耐冲击性能和自润滑性，保证在填充较少的石墨烯纳米片的条件下即可具有良好的导电性，同时保证复合材料的耐磨性。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。以下各实施例及对照组中，所述石墨烯纳米片由北京新锦程科贸有限公司提供，所述石墨烯纳米片厚度为4-16nm，直径为5-10μm，层数＜20，在30℃时检测pH值7.15-7.65；所述超高分子量聚乙烯由东莞市精宏高分子材料有限公司提供，所述超高分子量聚乙烯的分子量为300-600万，粒径为60-80目；所述羧基丁腈胶乳由北京市津同乐泰化工产品有限公司提供；所述硬脂酸锌、聚乙烯蜡由东莞市鼎海塑胶化工有限公司提供，所述硬脂酸锌的锌含量为10-11wt%，细度为200目，所述聚乙烯蜡硬度为5-8d·mm，颗粒粒径为20-40目；所述微晶纤维素由济南金辉化工有限公司提供，微晶纤维素的pH值为5.2-5.6；所述马来酸酐接枝聚乙烯由深圳市海安塑胶化工有限公司提供，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为1.2%。实施例1一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法，包括以下步骤：（1）原料准备：按重量份计包括，超高分子量聚乙烯100份、改性石墨烯纳米片2份、混合助剂4份；所述改性石墨烯纳米片的制备方法为：取稻壳除杂后清洗，沥干水分后在温度为500℃的条件下焚烧2小时，完成后研粉过200目筛，在质量浓度为15%的氢氟酸水溶液中搅拌处理4分钟，完成后在80℃的条件下干燥至含水量低于3%，得到干燥料，然后在干燥料中加入相当于其重量3.5倍、质量浓度为22%的氯化铁溶液，在超声功率为350W的条件下超声分散2.5小时后，在温度为50℃的条件下反应10小时，完成后在4℃的条件下静置48小时，然后离心分离，洗涤，真空干燥得到中间粉料；按重量计，取石墨烯纳米片25份、四氯化锡1.5份、中间粉料5份、质量浓度为35%的乙醇水溶液180份、羧基丁腈胶乳10份，在超声功率为1000W的条件下超声分散25分钟，过滤，在温度为90℃的条件下处理1.5小时，即得；所述混合助剂包括以下重量份的原料：硬脂酸锌20份、聚乙烯蜡4份、微晶纤维素2份、马来酸酐接枝聚乙烯2份；（2）将超高分子量聚乙烯、改性石墨烯纳米片、混合助剂在球磨罐中混合，以球料质量比为8:1加入研磨球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）原料准备：按重量份计包括，超高分子量聚乙烯100份、改性石墨烯纳米片1.5‑2.5份、混合助剂3‑5份；所述改性石墨烯纳米片的制备方法为：取稻壳除杂后清洗，沥干水分后在温度为450‑550℃的条件下焚烧1.5‑2.5小时，完成后研粉过200目筛，在质量浓度为12‑18%的氢氟酸水溶液中搅拌处理3‑5分钟，完成后在75‑85℃的条件下干燥至含水量低于3%，得到干燥料，然后在干燥料中加入相当于其重量3‑4倍、质量浓度为20‑24%的氯化铁溶液，在超声功率为300‑400W的条件下超声分散2‑3小时后，在温度为45‑55℃的条件下反应8‑12小时，完成后在2‑6℃的条件下静置48小时，然后离心分离，洗涤，真空干燥得到中间粉料；按重量计，取石墨烯纳米片22‑28份、四氯化锡1‑2份、中间粉料3‑7份、质量浓度为30‑40%的乙醇水溶液160‑200份、羧基丁腈胶乳10份，在超声功率为800‑1200W的条件下超声分散20‑30分钟，过滤，在温度为85‑95℃的条件下处理1‑2小时，即得；所述混合助剂包括以下重量份的原料：硬脂酸锌18‑22份、聚乙烯蜡2‑6份、微晶纤维素1‑3份、马来酸酐接枝聚乙烯1‑3份；（2）将超高分子量聚乙烯、改性石墨烯纳米片、混合助剂在球磨罐中混合，以球料质量比为8:1加入研磨球，在转速200‑300转/分钟的条件下球磨2‑3小时，得到混合母料，然后加入模具中，热压成型即得。...

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯导电复合材料的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）原料准备：按重量份计包括，超高分子量聚乙烯100份、改性石墨烯纳米片1.5-2.5份、混合助剂3-5份；所述改性石墨烯纳米片的制备方法为：取稻壳除杂后清洗，沥干水分后在温度为450-550℃的条件下焚烧1.5-2.5小时，完成后研粉过200目筛，在质量浓度为12-18%的氢氟酸水溶液中搅拌处理3-5分钟，完成后在75-85℃的条件下干燥至含水量低于3%，得到干燥料，然后在干燥料中加入相当于其重量3-4倍、质量浓度为20-24%的氯化铁溶液，在超声功率为300-400W的条件下超声分散2-3小时后，在温度为45-55℃的条件下反应8-12小时，完成后在2-6℃的条件下静置48小时，然后离心分离，洗涤，真空干燥得到中间粉料；按重量计，取石墨烯纳米片22-28份、四氯化锡1-2份、中间粉料3-7份、质量浓度为30-40%的乙醇水溶液160-200份、羧基丁腈胶乳10份，在超声功率为800-1200W的条件下超声分散20-30分钟，过滤，在温度为85-95℃的条件下处理1-2小时，即得；所述混合助剂包括以下重量份的原料：硬脂酸锌18-22份、聚乙烯蜡2-6份、微晶纤维素1-3份、马来酸酐接枝聚乙烯1-3份；（2）将超高分子量聚乙烯、改性石墨烯纳米片、混合助剂在球磨罐中混合，以球料质量比为8:1加入研磨球，在转速200-300转/分钟的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭平，
申请(专利权)人：合肥卓汇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34