本發(fā)明涉及塑料改性
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。
背景技術(shù)：
：防穿刺材料要求具有高的剪切強(qiáng)度、耐沖擊性能以及高模量等特點(diǎn)，所以需要特殊的材料。在包括中國的很多國家，槍械的使用在一定程度上受到嚴(yán)格的限制，而來自匕首、刺刀等銳器的威脅卻隨處可見，這使得防刺材料的研究開發(fā)工作成為研究的熱點(diǎn)，但目前防穿刺材料存在重量重、厚度大、價(jià)格高等缺點(diǎn)，用作防刺服時(shí)舒適性差。而石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的片狀新型材料，具有優(yōu)異的耐熱性、機(jī)械性能、電性能、傳輸性能、氣體屏障性能及熱電性能。石墨烯可以與基體樹脂進(jìn)行復(fù)合，從而大幅度地提升材料的拉升強(qiáng)度，抗沖擊性能以及導(dǎo)熱導(dǎo)電性能，因此，石墨烯被視作為一種優(yōu)異的納米填料。但是，石墨烯納米片層之間存在著強(qiáng)烈的分子間作用力，導(dǎo)致石墨烯片層容易團(tuán)聚，難以在樹脂中分散，這就會(huì)大幅度降低石墨烯填料對(duì)樹脂的增韌增強(qiáng)作用。為了解決這個(gè)問題，就需要對(duì)石墨烯表面改性，提升其在樹脂中的分散穩(wěn)定性，同時(shí)還需要提升石墨烯與基體樹脂之間的界面結(jié)合作用，從而提高石墨烯改性材料防穿刺的綜合能力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料，采用經(jīng)納米氧化鋅插層改性的石墨烯對(duì)PA66進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)改性，分散性好，顯著降低了團(tuán)聚現(xiàn)象，配合其他輔助添加劑共同交聯(lián)作用于塑料，大大提高了塑料的強(qiáng)韌性，具有優(yōu)良的防穿刺性能，輕巧實(shí)用。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6640-80份、玻璃纖維30-60份、石墨烯0.8-3份、納米氧化鋅0.5-1.5份、表面活性劑0.3-2份、分散劑0.1-1份、偶聯(lián)劑0.5-2.5份、抗氧劑0.1-0.6份。優(yōu)選的，高強(qiáng)度石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6660-80份、玻璃纖維50-60份、石墨烯2-3份、納米氧化鋅1-1.5份、表面活性劑1.5-2份、分散劑0.7-1份、偶聯(lián)劑2-2.5份、抗氧劑0.4-0.6份。優(yōu)選的，所述高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料還包括0-1份的納米膨潤土、引發(fā)劑0.1-0.3份。優(yōu)選的，所述表面活性劑為質(zhì)量比2-3∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。優(yōu)選的，所述分散劑為質(zhì)量比1∶1的殼聚糖和β-環(huán)糊精的組合物。優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為質(zhì)量比1∶2的乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的組合物。優(yōu)選的，高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1-1.5h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于溶劑中，然后調(diào)節(jié)pH值為9.5-10.2，在45-50℃條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理25-30s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。優(yōu)選的，步驟2)中溶劑為甲醇或乙醇或兩者的組合物，超聲頻率為25-28kHz。由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用具有優(yōu)良抗沖擊性和強(qiáng)度的PA66作為塑料基料，提供了有效的力學(xué)性能基礎(chǔ)，石墨烯、玻璃纖維、納米氧化鋅配合其他輔助添加劑共同交聯(lián)作用于塑料，大大提高了塑料的強(qiáng)韌性，具有優(yōu)良的防穿刺性能，輕巧實(shí)用。先將石墨烯進(jìn)行納米氧化鋅的插層改性，加大了石墨烯的層間距離，顯著提高了石墨烯的分散性能，降低了團(tuán)聚現(xiàn)象，且氧化鋅具有一定的殺菌效果，針對(duì)PA66的強(qiáng)吸濕性能有效降低細(xì)菌的寄生繁殖，適用于防刺服的制作；然后采用PA66作為塑料基料并利用納米插層石墨烯進(jìn)行改性，顯著提高了塑料的力學(xué)性能，玻璃纖維也具有補(bǔ)強(qiáng)增韌的效果，且玻璃纖維的添加大大減小了塑料的收縮率。在制備過程中，先將石墨烯與納米氧化鋅進(jìn)行球磨研磨，大大提高了兩者間的穿插度，然后在表面活性劑和超聲處理的促進(jìn)作用下，納米氧化鋅的插層率提高了25％-28％，不僅加大了石墨烯的層間距離，也有利于石墨烯的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大大提高了石墨烯的綜合性能；在進(jìn)行塑料造粒之前先將納米插層石墨烯和玻璃纖維采用氧氣等離子體處理，顯著提高了表面基團(tuán)的活性，加深了交聯(lián)聚合的程度，大大提高了最終塑料的綜合性能。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6645份、玻璃纖維60份、石墨烯0.8份、納米氧化鋅0.7份、表面活性劑1.5份、分散劑0.4份、偶聯(lián)劑0.9份、抗氧劑0.4份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1.2h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為9.6，在46℃、27kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理25s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。所述高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料還包括0.4份的納米膨潤土、引發(fā)劑0.3份。具體的在制備過程中，納米膨潤土、引發(fā)劑在步驟2)中同表面活性劑一同加入。表面活性劑為質(zhì)量比2.5∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。實(shí)施例2：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6680份、玻璃纖維50份、石墨烯1.5份、納米氧化鋅1.3份、表面活性劑1.1份、分散劑0.8份、偶聯(lián)劑1.5份、抗氧劑0.6份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1.4h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為9.8，在48℃、26kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理28s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。所述高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料還包括0.8份的納米膨潤土、引發(fā)劑0.1份。具體的在制備過程中，納米膨潤土、引發(fā)劑在步驟2)中同表面活性劑一同加入。表面活性劑為質(zhì)量比2.2∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。實(shí)施例3：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6675份、玻璃纖維55份、石墨烯2.2份、納米氧化鋅1.5份、表面活性劑0.9份、分散劑1份、偶聯(lián)劑2.4份、抗氧劑0.1份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1.3h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為10，在49℃、28kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理30s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。所述高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料還包括0份的納米膨潤土、引發(fā)劑0.2份。具體的在制備過程中，納米膨潤土、引發(fā)劑在步驟2)中同表面活性劑一同加入。表面活性劑為質(zhì)量比3∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。實(shí)施例4：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6660份、玻璃纖維30份、石墨烯2.6份、納米氧化鋅1份、表面活性劑0.3份、分散劑0.6份、偶聯(lián)劑2份、抗氧劑0.3份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1.1h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為10.2，在50℃、25kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理27s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。所述高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料還包括1份的納米膨潤土、引發(fā)劑0.2份。具體的在制備過程中，納米膨潤土、引發(fā)劑在步驟2)中同表面活性劑一同加入。表面活性劑為質(zhì)量比2∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。實(shí)施例5：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6650份、玻璃纖維45份、石墨烯3份、納米氧化鋅0.5份、表面活性劑2份、分散劑0.7份、偶聯(lián)劑1.3份、抗氧劑0.5份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為9.5，在45℃、25kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理26s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。表面活性劑為質(zhì)量比2.4∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。實(shí)施例6：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6640份、玻璃纖維40份、石墨烯1份、納米氧化鋅0.9份、表面活性劑0.5份、分散劑0.1份、偶聯(lián)劑2.5份、抗氧劑0.4份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1.5h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為9.9，在47℃、27kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理28s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。表面活性劑為質(zhì)量比2.8∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。實(shí)施例7：一種高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料包括以下質(zhì)量份數(shù)制成：PA6670份、玻璃纖維50份、石墨烯2份、納米氧化鋅1.2份、表面活性劑1.7份、分散劑0.3份、偶聯(lián)劑0.5份、抗氧劑0.2份。高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料的制備方法，制備步驟如下：1)按重量份稱取，將石墨烯與納米氧化鋅置于球磨機(jī)中混合研磨1.4h，得混合物，備用；2)將步驟1)中的混合物與表面活性劑溶于甲醇或乙醇或兩者的組合物中，然后調(diào)節(jié)pH值為10.1，在46℃、26kHz條件下超聲處理2h，回收溶劑，然后進(jìn)行離心分離，水洗至中性，并在真空條件下干燥得納米插層石墨烯；3)將步驟2)中的納米插層石墨烯與玻璃纖維共混，采用氧氣等離子體處理27s，然后加入剩余物料共混，并送至雙螺桿塑料擠出機(jī)擠出造粒，即得高強(qiáng)度防穿刺石墨烯改性塑料。表面活性劑為質(zhì)量比2.5∶1的十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮的組合物。將本發(fā)明實(shí)施例制備的產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)組并與市售PA66作為對(duì)照組進(jìn)行性能檢測對(duì)比，數(shù)據(jù)如下：其中實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)為本發(fā)明7個(gè)實(shí)施例的平均值。實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組拉伸強(qiáng)度，MPa18475彎曲強(qiáng)度，MPa221103彎曲模量，MPa48952670沖擊強(qiáng)度，kJ/m28562濕度，％2.722.63抗菌率，％8441以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3