一种石墨烯/PVC抗静电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/PVC抗静电复合材料及其制备方法，所述抗静电复合材料包括PVC基材和通过喷涂方式附着于其上的石墨烯抗静电涂层，该涂层由以下组分按重量份数构成：增塑剂45～50份、PVC超细粉或PVC糊树脂48～54份、石墨烯1～2份。所述制备方法具体包括：在增塑剂中加入石墨烯粉末，高速搅拌获得石墨烯分散液；加入PVC超细粉或PVC糊树脂，高速搅拌后静放塑化获得石墨烯抗静电涂料；将上述石墨烯抗静电涂料喷涂在PVC基材上形成抗静电涂层；将样品烘干，获得石墨烯/PVC抗静电复合材料。本发明专利技术未使用挥发性溶剂、绿色环保，且石墨烯总用量低，在保持PVC原有的力学性能前提下使其具有良好抗静电性能。

A graphene / PVC antistatic composite and its preparation method

The invention discloses a graphene / PVC antistatic composite material and a preparation method thereof. The antistatic composite material comprises a PVC base material and a graphene antistatic coating attached to it by spraying. The coating is composed of the following components by weight: plasticizer 45-50 parts, PVC ultrafine powder or PVC paste resin 48-54 parts, graphene 1-2 parts. The preparation method specifically includes: adding graphene powder to the plasticizer, high-speed stirring to obtain graphene dispersion; adding PVC ultrafine powder or PVC paste resin, high-speed stirring to obtain graphene antistatic coating; spraying the graphene antistatic coating on PVC base material to form an antistatic coating; drying the sample to obtain graphene / PVC antistatic composite material. The invention does not use volatile solvent, is green and environmental friendly, and the total amount of graphene is low, so that it has good antistatic performance under the premise of maintaining the original mechanical properties of PVC.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/PVC抗静电复合材料及其制备方法
本专利技术涉及石墨烯高分子复合材料的合成
，特别是涉及一种石墨烯/PVC抗静电复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用热塑性树脂材料之一，产量仅次于聚乙烯，具有良好的耐化学腐蚀性、耐磨性、阻燃性等性能，并且原料丰富，价格低廉，因此，在工业、农业、煤矿、包装以及建筑等多种领域得到了广泛的应用。但PVC表面电阻高达1014Ω～1017Ω，容易产生静电，易引起静电吸尘、放电、击穿，导致火灾、爆炸、生产障碍等情况发生。若对PVC材料赋予抗静电性能，可拓宽其在化工、煤矿、纺织、半导体工业、危险品仓库、电子及无线通讯等领域的应用。提高PVC材料抗静电性能最常用的方法是添加抗静电剂，但现有的抗静电剂普遍存在效果差、对环境湿度依赖性强的缺点。还有一种方法就是添加具有一定导电性能的填料。石墨烯是由每个碳原子经sp2杂化形成的正六边形结构，是一种典型的二维纳米晶体材料。由于石墨烯具有非常高的导电性能、导热性能、力学强度、大的比表面积以及热化学稳定性，使其在复合材料中具有广泛的应用前景，利用石墨烯改性的PVC复合材料，具有良好的抗静电性能。目前，石墨烯/PVC抗静电复合材料的合成方法可以分成有三种，即：溶液共混法，熔融共混法和原位悬浮聚合法。其中，溶液共混法是在某种有机溶液中将PVC完全溶解后把石墨烯在PVC溶液中分散均匀，然后，再将有机溶剂挥发掉后获得混合均匀的石墨烯/PVC抗静电复合材料的一种方法，该方法操作简单，分散效果最佳，但是，挥发性溶液的导致不环保的问题，因此，挥发性低或绿色环保性溶液的选择应用是该方法的技术关键。熔融共混法是最适合工业化生产石墨烯/PVC抗静电复合材料的方法，是将石墨烯、PVC和其它助剂混合在一起之后，利用密闭式混炼机、挤出机直接混合加工的一种方法，但是，在石墨烯和PVC直接混合的过程中，可能存在石墨烯容易团聚或分散不均匀等问题。原位悬浮聚合法，是在PVC单体聚合过程中在反应釜里加入石墨烯，并不断地搅拌而得到石墨烯/PVC复合材料的一种方法，通过该方法能够获得分散较均匀的石墨烯/PVC抗静电复合材料，但是，该方法使用一种反应系统来完成，其工艺较复杂，反应不易控制，尤其在聚合反应的后期，由于石墨烯的存在而部分氯乙烯不完全反应，气体状氯乙烯单体的存在，可能会影响下部循环操作或导致不环保问题。另外，石墨烯或改性石墨烯与PVC粉末的直接混合方法，能够得到混合较均匀的石墨烯/PVC抗静电复合材料，但是，由于石墨烯本身的团聚而不能完全均匀分散开，因此在后期的熔融共混过程中石墨烯在PVC中团聚现象较严重。中国专利申请CN201710070649.4公开的一种石墨烯/PVC复合材料用母料的制备方法及母料，使用溶液共混法制备石墨烯PVC母料，可利用该母料进一步通过熔融共混法制备石墨烯改性PVC复合材料，其抗静电性能良好，但是，在工业化生产过程，挥发性有机溶剂的使用可能带来不环保的问题。如果要达到国标GB/T20105-2006《风筒涂覆布》和煤炭行业标准MT164-2007《煤矿用涂覆布正压风筒》、MT165-2007《煤矿用涂覆布负压风筒》要求的抗静电性能(PVC复合材料的表面电阻率在3.0×108Ω以下)，则在现有的石墨烯/PVC抗静电复合材料中的石墨烯含量一般至少得在3％以上。但是，在PVC复合材料中石墨烯含量过大，不仅影响PVC原有的力学性能，而且还可能会提高石墨烯/PVC抗静电复合材料的生产成本。如中国专利申请CN201710990253.1公开的一种石墨烯PVC抗静电复合材料的制备方法，使用重量比为1:4～1:20的石墨与塑化剂浆料，与PVC树脂以及填加剂共混干燥，获得了表面电阻较低的石墨烯PVC抗静电复合材料的粉末，但是，不同填加剂的添加和过量石墨的使用都会影响石墨烯PVC抗静电复合材料的其他性能。实际上，PVC材料的抗静电性能仅仅取决于其表面的导电性能，为了解决石墨烯含量大的问题，已有用有机溶剂来溶解PVC，然后，将它涂覆在PVC表面上，从而获得了抗静电性能较好的PVC材料。但是，大量挥发性有机溶剂的使用，会导致不环保问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于，针对现有技术中所存在的问题，公开一种不使用挥发性溶剂、石墨烯总用量低、不仅能够保持PVC原有的力学性能，而且还具有良好抗静电性能的石墨烯/PVC抗静电复合材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提出的一种石墨烯/PVC抗静电复合材料，其特征在于，所述石墨烯/PVC抗静电复合材料包括PVC基材和石墨烯抗静电涂层，所述石墨烯抗静电涂层由以下组分按重量份数构成：增塑剂45～50份、PVC超细粉或PVC糊树脂48～54份、石墨烯1～2份；所述石墨烯抗静电涂层通过喷涂方式附着于所述PVC基材上，且与PVC基材结合成一体，所述石墨烯抗静电涂层的厚度为1～50μm。进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异壬酯、环乙烷1，2-二甲酸二异壬基酯中的任意一种。进一步地，所述石墨烯为CVD法、液相剥离法或氧化还原法制备的单层或少层石墨烯。进一步地，所述PVC超细粉或所述PVC糊树脂的粒径为800目以上。进一步地，所述PVC基材包括PVC软材和PVC硬材。本专利技术还提出一种上述石墨烯/PVC抗静电复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)在45～50份所述增塑剂中加入1～2份石墨烯粉末，用高速均质机搅拌20～120分钟，或者用超声波分散仪超声30～90分钟，获得均匀分散的石墨烯分散液；(2)在上述石墨烯分散液中缓慢加入48～54份所述PVC超细粉或PVC糊树脂，并用高速均质机搅拌10～40分钟，然后，静放塑化6～24h，获得石墨烯抗静电涂料；(3)使用高压喷枪将上述石墨烯抗静电涂料喷涂在所述PVC基材上形成一层1～50μm厚度的抗静电涂层，获得样品；(4)将上述步骤(3)获得的所述样品放入烘干箱在140～180℃的温度下烘烤20～40分钟，获得所述石墨烯/PVC抗静电复合材料。本专利技术的特点及有益效果根据本专利技术的技术方案，能够提供一种不使用挥发性溶剂，石墨烯总用量低，不仅能够保持PVC原有的力学性能，而且还具有良好抗静电性能的石墨烯/PVC抗静电复合材料的制备方法。该石墨烯/PVC抗静电复合材料的制备方法，工艺简单、绿色环保、产品综合性能好、成本低兼，因此，特别适合石墨烯/PVC抗静电复合材料的批量生产，具有非常大的产业化和市场前景。具体实施方式下面对本专利技术的石墨烯/PVC抗静电复合材料的制备方法进行详细说明。本专利技术提出的一种石墨烯/PVC抗静电复合材料，包括PVC基材和石墨烯抗静电涂层。所述石墨烯抗静电涂层，由以下组分构成：增塑剂45～50份、PVC超细粉或PVC糊树脂48～54份、石墨烯1～2份。所述石墨烯抗静电涂层附着于所述PVC基材上，与基材结合成一体，形成厚度为1～50μm的抗静电层。该石墨烯/PVC抗静电复合材料不仅能够保持PVC基材的原有性质，而且还使得PVC材料具有了良好的抗静电性能，降低了石墨烯在石墨烯/PVC抗静电复合材料中的用量，这很有利于降低整体复合材料的生产成本。另外，根据本专利技术的上述石墨烯/P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯/PVC抗静电复合材料，其特征在于，包括PVC基材和通过喷涂方式附着于该PVC基材上的石墨烯抗静电涂层，所述石墨烯抗静电涂层由以下组分按重量份数构成：增塑剂45～50份、PVC超细粉或PVC糊树脂48～54份、石墨烯1～2份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/PVC抗静电复合材料，其特征在于，包括PVC基材和通过喷涂方式附着于该PVC基材上的石墨烯抗静电涂层，所述石墨烯抗静电涂层由以下组分按重量份数构成：增塑剂45～50份、PVC超细粉或PVC糊树脂48～54份、石墨烯1～2份。2.根据权利要求1所述的石墨烯/PVC抗静电复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异壬酯、环乙烷1，2-二甲酸二异壬基酯中的任意一种。3.根据权利要求1所述的石墨烯/PVC抗静电复合材料，其特征在于，所述石墨烯为CVD法、液相剥离法或氧化还原法制备的单层或少层石墨烯。4.根据权利要求1所述的石墨烯/PVC抗静电复合材料，其特征在于，所述PVC超细粉或所述PVC糊树脂的粒径为800目以上。5.根据权利要求1所述的石墨烯/PVC抗静电复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷达，孟根其其格，易汉平，孙丽娅，邹亚丽，焦瑞瑞，李勇，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市紫荆创新研究院，鄂尔多斯应用技术学院，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15