一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料及制备方法。制备步骤为：a、将正硅酸乙酯溶于去离子水中并调节pH值，制得正硅酸乙酯溶液；b、将负载石墨烯的多孔磷酸钙微球浸入正硅酸乙酯溶液中，升温搅拌反应后洗涤干燥，研磨成粉，制得硅凝胶包覆多孔磷酸钙复合粉末；c、将复合粉末浸润有机溶剂后与聚合物、分散剂混合挤出造粒，制得石墨烯耐热母料。所述方法具有以下有益效果：本发明专利技术的制备方法有效的解决了石墨烯易团聚的问题，能够保证石墨烯在塑料基体中的均匀分散，提高了塑料制品的均匀性，所得塑料制品具有优异的耐热性能及力学性能，并且制备过程简单，成本低，可推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料及制备方法
本专利技术涉及塑料母料领域，具体涉及耐热母料的制备，尤其是涉及一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料及制备方法。
技术介绍
塑料管一般是以合成树脂，也就是以聚合物为原料，加入稳定剂、润滑剂、增塑剂等，通过塑压机的挤压加工而成。由于塑料管具有质轻、耐腐蚀、外形美观、无不良气味、加工容易、施工方便等特点，在建筑工程中获得了越来越广泛的应用。其主要用作房屋建筑的自来水供水系统配管、排水、排气和排污卫生管、地下排水管系统、雨水管以及电线安装配套用的穿线管等。聚乙烯树脂作为最为通用的热塑性树脂之一，具有优异的抗低温性能和加工性能。但是聚乙烯也有其使用的局限性，比如普通聚乙烯的强度不高，一般情况下，比聚丙烯的强度要低。并且聚乙烯制品一般情况下都不能在高于50℃的环境下长期使用。对于线形聚乙烯来说，分子量越大，分子链越长，其结晶速率会相对变慢，这与分子之间的相互作用和缠结有很大的关系。石墨烯作为近年来应用的一种新型的高性能材料，具有增强、导热、耐热、大的比表面积、强的界面作用等多种独特的物理化学性能，显现出巨大的应用潜力。专利申请号201711043783.1公开了一种基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材，包括以下原料：聚乙烯树脂、石墨烯、酚醛树脂、阻燃剂、氢氧化铝、硅系材料、镁盐晶须、玻璃纤维、甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、煅烧陶土、刚玉粉、环氧树脂、季戊四醇硬脂酸酯、苯氧基聚磷腈弹性体、阻燃母料、纳米氮化硅、抗氧剂、增容剂、丙烯、1-丁烯、1-己烯、硬脂酸、微晶石蜡和氧化锌。此专利技术制备的基于石墨烯与聚乙烯的多功能管材具有耐高温、防辐射、在高温高湿条件下具有优异的力学性能，适合在充满辐射的极端条件环境中使用。专利申请号201710408671.5公开了一种石墨烯增强耐热聚乙烯复合管材及其制备方法，此专利技术的主要目的在于解决一般聚乙烯管材不耐高温、容易破损的技术问题，提供了一种石墨烯增强耐热聚乙烯复合管材，包括如下重量份的组分：己烯共聚高密度耐热聚乙烯80~90份、石墨烯0.1~3份、含氟苯乙烯2~4份、偶联剂2~4份、增塑剂6~8份、抗氧剂1~3份、润滑剂2~4份、溶解剂10~30份、表面活性剂0.1~0.3份，制备方法包括溶解、搅拌、超声、混合、加热、单螺杆挤出等步骤。专利申请号201410190194.6公开了一种用石墨烯改性的耐热聚乙烯复合管材的制备方法，其步骤包括：（1）改性石墨烯粉体的制备；（2）改性石墨烯粉体/耐热聚乙烯共混母粒的制备；（3）用石墨烯改性的耐热聚乙烯复合管材的制备。此专利技术充分利用耐热聚乙烯复合管材产业上现有的设备，只需在配方上利用少量改性的石墨烯粉体即可对管材在导电性能、力学强度及抗老化性能方面明显提升，成本低，效果明显，具有很强的实用性。专利申请号201310739948.4公开了一种高强度耐温耐磨的聚乙烯管材，该高强度耐温耐磨的聚乙烯管材从内至外依次包括：微米级改性超高分子量聚乙烯层、高密度聚乙烯与无机矿物的高分子改性材料层、聚乙烯毡层，按重量份计，聚乙烯毡层的原料组成为：聚乙烯100份；纳米材料10~20份；相容剂1~3份；增韧剂1~3份；偶联剂1~2份；加工润滑剂1~1.5份；抗氧剂1~1.5份。此专利技术的优点是：通过纳米粒子在塑料树脂中的充分分散，有效地提高了塑料的耐热、耐候、耐磨等性能。由此可见，现有技术中在塑料管制备中加入石墨烯进行增强改性时，通常因石墨烯纳米粒子效应而易发生团聚，无论是直接用于塑料还是预制母料，均需要分散处理，而现有常规的以分散助剂为主的分散手段是难以将石墨烯有效分散的，使得其改性作用受限，增强效果不理想。
技术实现思路
为有效解决上述技术问题，本专利技术提出了一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料及制备方法，可有效解决石墨烯易团聚的问题，制得的塑料管耐热性能和力学性能好。本专利技术的具体技术方案如下：一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料的制备方法，所述石墨烯耐热母料是通过在负载石墨烯的多孔磷酸钙微球表面反应包覆高耐热性的硅水凝胶，进一步利用有机溶剂进行改性，然后与聚合物混合挤出造粒成母料而制得，具体的制备步骤为：a、将正硅酸乙酯溶于去离子水中，利用氨水调节pH值为10，制得正硅酸乙酯溶液；b、将负载石墨烯的多孔磷酸钙微球浸入步骤a制得的正硅酸乙酯溶液中，升温并搅拌反应，然后利用酸溶液调节pH值为6~7，反应结束后降温，反复抽滤、洗涤，直至滤液的pH值为7，将滤出物干燥并研磨成粉，制得硅凝胶包覆多孔磷酸钙复合粉末；c、将步骤b制得的复合粉末浸润在有机溶剂中2~3h，过滤、干燥，进一步与聚合物、分散剂混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，制得石墨烯耐热母料。优选的，步骤a中，正硅酸乙酯20~30重量份、去离子水70~80重量份。优选的，所述步骤b中，石墨烯8~12重量份、多孔磷酸钙微球22~30重量份、正硅酸乙酯溶液58~70重量份。优选的，所述步骤b中，反应温度为120~150℃，时间为90~150min。优选的，所述步骤c中，有机溶剂为丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、环己酮、甲苯环己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、乙腈、吡啶中的一种。优选的，所述步骤c中，聚合物为聚乙烯、聚丙烯中的一种。优选的，所述步骤c中，分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铜、硬脂酸钠、硬脂酸钾中的至少一种。优选的，步骤c中，复合粉末30~40重量份、聚合物57~69重量份、分散剂1~3重量份。本专利技术通过在负载石墨烯的多孔磷酸钙微球表面反应包覆高耐热性的硅水凝胶，进一步利用有机溶剂改性后与聚合物造粒成母料，微球表面的硅水凝胶将石墨烯封闭于多孔微球中，在生产聚乙烯塑料管道时直接添加使用，硅水凝胶由有机溶剂改性后与塑料基体有良好相容性，有利于聚乙烯大分子链与微球相缠结，有效的解决了石墨烯易团聚的问题。本专利技术上述内容还提出一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料，由以下步骤制得：a、将正硅酸乙酯溶于去离子水中并调节pH值，制得正硅酸乙酯溶液；b、将负载石墨烯的多孔磷酸钙微球浸入正硅酸乙酯溶液中，升温搅拌反应后洗涤干燥，研磨成粉，制得硅凝胶包覆多孔磷酸钙复合粉末；c、将复合粉末浸润有机溶剂后与聚合物、分散剂混合挤出造粒即可制得。本专利技术的有益效果为：1.提出了利用多孔磷酸钙微球负载石墨烯并包覆硅水凝胶后进行改性制备热水塑料管专用石墨烯耐热母料的方法。2.本专利技术的制备方法有效的解决了石墨烯易团聚的问题，能够保证石墨烯在塑料基体中的均匀分散，提高了塑料制品的均匀性，所得塑料制品具有优异的耐热性能及力学性能。3.本专利技术制备过程简单，成本低，可推广应用。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1a、将正硅酸乙酯溶于去离子水中，利用氨水调节pH值为10，制得正硅酸乙酯溶液；其中，正硅酸乙酯25重量份、去离子水75重量份；b、将负载石墨烯的多孔磷酸钙微球浸入步骤a制得的正硅酸乙酯溶液中，升温并搅拌反应，反应温度为135℃，时间为120min，然后利用酸溶液调节pH值为6.5，反应结束后降温，反复抽滤、洗涤，直至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料的制备方法，其特征在于：具体的制备步骤为：a、将正硅酸乙酯溶于去离子水中，利用氨水调节pH值为10，制得正硅酸乙酯溶液；b、将负载石墨烯的多孔磷酸钙微球浸入步骤a制得的正硅酸乙酯溶液中，升温并搅拌反应，然后利用酸溶液调节pH值为6~7，反应结束后降温，反复抽滤、洗涤，直至滤液的pH值为7，将滤出物干燥并研磨成粉，制得硅凝胶包覆多孔磷酸钙复合粉末；c、将步骤b制得的复合粉末浸润在有机溶剂中2~3h，过滤、干燥，进一步与聚合物、分散剂混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，制得石墨烯耐热母料。

【技术特征摘要】
1.一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料的制备方法，其特征在于：具体的制备步骤为：a、将正硅酸乙酯溶于去离子水中，利用氨水调节pH值为10，制得正硅酸乙酯溶液；b、将负载石墨烯的多孔磷酸钙微球浸入步骤a制得的正硅酸乙酯溶液中，升温并搅拌反应，然后利用酸溶液调节pH值为6~7，反应结束后降温，反复抽滤、洗涤，直至滤液的pH值为7，将滤出物干燥并研磨成粉，制得硅凝胶包覆多孔磷酸钙复合粉末；c、将步骤b制得的复合粉末浸润在有机溶剂中2~3h，过滤、干燥，进一步与聚合物、分散剂混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，制得石墨烯耐热母料。2.根据权利要求1所述一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料的制备方法，其特征在于：步骤a中，正硅酸乙酯20~30重量份、去离子水70~80重量份。3.根据权利要求1所述一种热水塑料管专用石墨烯耐热母料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，石墨烯8~12重量份、多孔磷酸钙微球22~30重量份、正硅酸乙酯溶液58~70重量份。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51