石墨烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法、导热产品技术

本发明专利技术公开一种石墨烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法、导热产品，涉及导热材料技术领域，使石墨烯增强聚丙烯复合材料具有良好的导热性能的同时，还具有良好的力学性能。上述石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法包括：将质量份数为1～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为1～40的均聚聚丙烯、质量份数为1～40的石墨烯和质量份数为3～23.5的加工助剂熔融共混，得到石墨烯增强聚丙烯复合材料。石墨烯增强聚丙烯复合材料由上述石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法制成。上述导热产品包括上述石墨烯增强聚丙烯复合材料。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法、导热产品
本专利技术涉及导热材料
，尤其涉及一种石墨烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法、导热产品。
技术介绍
聚丙烯(Polypropylene，缩写为PP)是世界上应用最广泛的通用树脂之一，被广泛地应用于汽车、电器、纺织衣物和包装等行业。但是，由于单一种类的聚丙烯产品存在导热性能差和力学性能较差的问题，导致单一种类的聚丙烯产品无法应用于热量管理体系。例如：聚丙烯产品无法应用于暖气管道或换热器管道。为了提高聚丙烯的耐热性能和力学性能，现有技术中，将石墨烯与聚丙烯熔融共混，得到石墨烯增强聚丙烯复合材料，使得石墨烯增强聚丙烯复合材料的导热性能显著提升。但是，现有技术制得的石墨烯增强聚丙烯复合材料的力学性能仍较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯增强聚丙烯复合材料及其制备方法、导热产品，使石墨烯增强聚丙烯复合材料具有良好的导热性能的同时，还具有良好的力学性能。为了实现上述目的，本专利技术提供一种石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法。该石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法包括：将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为10～40的均聚聚丙烯、质量份数为5～40的石墨烯和质量分数为3～23.5的加工助剂熔融共混，得到石墨烯增强聚丙烯复合材料。与现有技术相比，本专利技术提供的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法中，采用均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯的混合物作为聚丙烯基体。由于均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯均属于聚丙烯树脂，因此，均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯具有较好的相容性，能够使得聚丙烯基体中的均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯均匀分散。同时，由于均聚聚丙烯具有较好的流动性，因此，石墨烯能够在加工助剂的作用下，在聚丙烯基体中均匀分散，使得石墨烯能够在石墨烯增强聚丙烯复合材料内构筑稳定有效的导热网络，提高石墨烯增强聚丙烯复合材料的导热性能。并且，本专利技术采用质量份数为10～40的均聚聚丙烯和质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯共同作为聚丙烯基体来制备石墨烯增强聚丙烯复合材料，均聚聚丙烯具有较好的抗冲击性能，无规共聚聚丙烯具有较好的拉伸性能，均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯相互配合，协同作用，使得石墨烯增强聚丙烯复合材料同时具备较好的冲击强度和较好的拉伸强度，进而使得石墨烯增强聚丙烯复合材料具有良好的力学性能。本专利技术还提供了一种石墨烯增强聚丙烯复合材料。该石墨烯增强聚丙烯复合材料由上述石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法制得。与现有技术相比，本专利技术提供的石墨烯增强聚丙烯复合材料的有益效果与上述石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法的有益效果相同，在此不做赘述。本专利技术还提供了一种导热产品。该导热产品包括上述石墨烯增强聚丙烯复合材料。与现有技术相比，本专利技术提供导热产品的有益效果与上述石墨烯增强聚丙烯复合材料的有益效果相同，在此不做赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术提供的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备流程图；图2为将无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯和石墨烯熔融共混的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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。聚丙烯(Polypropylene，缩写为PP)是一种半结晶的热塑性塑料，是常见的高分子材料之一，在工业界有广泛的应用。例如：聚丙烯产品被广泛地应用于汽车、电器、纺织衣物和包装等行业。但是，由于单一的聚丙烯产品存在导热性能较差和力学性能较差的问题，限制了单一的聚丙烯产品无法应用于热量管理体系。例如，单一的聚丙烯产品不能用于暖气管道或换热器管道。为了提高聚丙烯的力学性能，相关技术中采用其他的塑料、橡胶或者弹性体与聚丙烯共混来对聚丙烯进行改性，使得改性后的聚丙烯的抗冲击性能能够显著提升。但是改性后聚丙烯的拉伸强度和抗弯强度会大幅降低，同时，改性后聚丙烯的导热性能依然较差。相关技术中还通过在聚丙烯中添加具有特定进行的成核剂来对聚丙烯进行改性，使得改性后的聚丙烯具有较好的耐冲击性能。但是，由于成核剂具有很高的表面能，极易团聚，成核剂与聚丙烯之间的相容性较差，导致改性后的聚丙烯的冲击性能较差。同时，改性后的聚丙烯的导热性能依旧较差。相关技术中，还将聚丙烯与石墨烯熔融共混，制得石墨烯增强聚丙烯复合材料，并且石墨烯在石墨烯增强聚丙烯复合材料中形成三维导热网络。此时，由于石墨烯具有极高的导热系数，一般能够达到5300W/m·K，使得石墨烯增强聚丙烯复合材料具有较好的导热性能。但是，石墨烯增强聚丙烯复合材料的力学性能仍较差。实施方案一为了使石墨烯增强聚丙烯复合材料具有良好的导热性能的同时，还具有良好的力学性能，参见图1，本申请提供了一种石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法。该石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法包括：S100：将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯(randomcopolymerofpropylene，缩写为PP-R)、质量份数为10～40的均聚聚丙烯(Polypropylenehomopolymer，缩写为PP-H)、质量份数为5～40的石墨烯和质量分数为3～23.5的加工助剂熔融共混，得到石墨烯增强聚丙烯复合材料。应理解，均聚聚丙烯是单一的丙烯单体聚合物。无规共聚聚丙烯指的是聚丙烯的高分子链中添加了其他单体对聚丙烯高分子进行改性。一般情况下，无规共聚聚丙烯中添加1％～7％重量份的乙烯分子。加工助剂可以根据实际情况进行选择，只要能够提升石墨烯增强聚丙烯复合材料的力学性能和导热性能即可。本申请提供的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法中，采用均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯的混合物作为聚丙烯基体。由于均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯均属于聚丙烯树脂，因此，均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯具有较好的相容性，能够使得聚丙烯基体中的均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯均匀分散。同时，由于均聚聚丙烯具有较好的流动性，因此，石墨烯能够在加工助剂的作用下，聚丙烯基体中均匀分散，使得石墨烯能够在石墨烯增强聚丙烯复合材料内构筑稳定有效的导热网络，提高石墨烯增强聚丙烯复合材料的导热性能。并且，本专利技术采用质量份数为10～40的均聚聚丙烯和质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯共同作为聚丙烯基体来制备石墨烯增强聚丙烯复合材料，均聚聚丙烯具抗冲击性能，无规共聚聚丙烯具有较好的拉伸性能，均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯相互配合，协同作用，使得石墨烯增强聚丙烯复合材料同时具备较好的冲击强度和较好的拉伸强度，进而使得石墨烯增强聚丙烯复合材料具有良好的力学性能。作为一种可能的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：/n将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为10～40的均聚聚丙烯、质量份数为5～40的石墨烯和质量份数为3～23.5的加工助剂熔融共混，得到石墨烯增强聚丙烯复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为10～40的均聚聚丙烯、质量份数为5～40的石墨烯和质量份数为3～23.5的加工助剂熔融共混，得到石墨烯增强聚丙烯复合材料。


2.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的最大径向尺寸为0.5μm～40μm，所述石墨烯的厚度为1nm～20nm；和/或，
所述均聚聚丙烯的等规度大于95％，所述均聚聚丙烯的平均分子量为20万～50万，所述均聚聚丙烯的密度为0.89g/cm3～0.91g/cm3，所述均聚聚丙烯的结晶度为40％～70％；和/或，
所述无规共聚聚丙烯的平均分子量为30万～80万，所述无规共聚聚丙烯的密度为0.9g/cm3～0.91g/cm3，所述无规共聚聚丙烯的结晶度为30％～50％，所述无规共聚聚丙烯的熔融指数为0.2g/10min～0.3g/10min。


3.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为10～40的均聚聚丙烯、质量份数为5～40的石墨烯和质量分数为3～23.5的加工助剂熔融共混包括：
将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为10～40的均聚聚丙烯、质量份数为5～40的石墨烯和质量分数为3～23.5的加工助剂进行混炼处理，得到母胶；
将所述母胶进行挤出处理。


4.根据权利要求3所述的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述混炼处理的混炼设备为开炼机、翻转式密炼机、连续式密炼机、Z型捏合机、螺杆捏合机和真空捏合机中的至少一种；和/或，
所述混炼处理的温度为120℃～250℃；所述混炼处理的时间为15min～30min。


5.根据权利要求3所述的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出处理的挤出设备为往复式单螺杆挤出机、排气式螺杆挤出机、行星螺杆挤出机、串联式挤出机、啮合平行双螺杆挤出机和非啮合型双螺杆挤出机中的至少一种；和/或，
所述挤出处理的温度为170℃～250℃，所述挤出处理的时间为30s～300s。


6.根据权利要求1所述的石墨烯增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，将质量份数为10～40的无规共聚聚丙烯、质量份数为10～40的均聚聚丙烯、质量份数为5～40的石墨烯和质量分数为3～23.5的加工助剂熔融共混时，将质量分数为1～40的导热填料与所述无规共聚聚丙烯、所述均聚聚丙烯、所述石墨烯和所述加工助剂同时熔融共混；其中，所述导热填料的质量与所述石墨烯的质量之和不超过所述石墨烯增强聚丙烯复合材料总质量的60％；
优选的，所述导热填料包括超细石墨、膨胀石墨、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁、氧化锌、氧化铝、碳酸镁、硼酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王肖，朱亚坤，李秀莉，李金来，
申请(专利权)人：新奥内蒙古石墨烯材料有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15