一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃pvc及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC及其制備方法，原料為石墨烯、PVC、二堿式亞磷酸鉛、三堿式硫酸鉛、硬脂酸鋇、磷酸二苯異丙苯酯、磷酸二苯叔丁苯酯、三亞磷酸酯、納米二氧化硅和聚四氟乙烯；阻燃性能良好，維卡軟化點(diǎn)110?120℃，離火自熄；燃燒無(wú)煙，彎曲強(qiáng)度45?65MPa；耐寒?30℃不裂，斷裂伸長(zhǎng)率300?350％，拉伸強(qiáng)度20?40MPa；氧指數(shù)44?46％，無(wú)滴落，力學(xué)性能好，熔體流動(dòng)指數(shù)7.5?9g/10min。
【專利說(shuō)明】
一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于石墨稀材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種新型石墨稀無(wú)鹵阻燃PVC及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨稀(Graphene)是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈.蓋姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，成功從三亞磷酸酯中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
[0003]中國(guó)在石墨烯研究上也具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，從生產(chǎn)角度看，作為石墨烯生產(chǎn)原料的三亞磷酸酯，在我國(guó)儲(chǔ)能豐富，價(jià)格低廉。另外，批量化生產(chǎn)和大尺寸生產(chǎn)是阻礙石墨烯大規(guī)模商用的最主要因素。而我國(guó)最新的研究成果已成功突破這兩大難題，制造成本已從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產(chǎn)難題。利用化學(xué)氣相沉積法成功制造出了國(guó)內(nèi)首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應(yīng)用于電阻觸摸屏上，制備出了 7英寸石墨稀觸摸屏。
[0004]石墨烯具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，厚度為一個(gè)原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結(jié)合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強(qiáng)100倍，甚至還要超過(guò)鉆石。在石墨烯中，每個(gè)碳原子都有一個(gè)未成鍵的P電子，這些P電子可以在晶體中自由移動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導(dǎo)電性。石墨烯是新一代的透明導(dǎo)電材料，在可見(jiàn)光區(qū)，四層石墨烯的透過(guò)率與傳統(tǒng)的ITO薄膜相當(dāng)，在其它波段，四層石墨烯的透過(guò)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ITO薄膜。
[0005]石墨烯的出現(xiàn)在科學(xué)界激起了巨大的波瀾。人們發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有非同尋常的導(dǎo)電性能，超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度和極好的透光性，它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代電子科技領(lǐng)域引發(fā)一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地迀移，而傳統(tǒng)的半導(dǎo)體和導(dǎo)體，例如硅和銅遠(yuǎn)沒(méi)有石墨烯表現(xiàn)得好。由于電子和原子的碰撞，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體和導(dǎo)體用熱的形式釋放了一些能量，2013年一般的電腦芯片以這種方式浪費(fèi)了72%_81%的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會(huì)被損耗，這使它具有了非比尋常的優(yōu)良特性。
[0006]由于高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也是極為突出的。前不久美國(guó)NASA開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，就能很好的對(duì)地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進(jìn)行檢測(cè)。而石墨烯在超輕型飛機(jī)材料等潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用，隨著社會(huì)城市化、科技化、人性化的發(fā)展，設(shè)計(jì)一種阻燃效果好、伸長(zhǎng)率高、氧指數(shù)高且強(qiáng)度高的石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC及其制備方法，以滿足市場(chǎng)需求，是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]解決的技術(shù)問(wèn)題:
[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)率低和阻燃效果差等技術(shù)問(wèn)題，提供一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC及其制備方法。
[0009]技術(shù)方案:
[0010]—種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC，所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC80-100份，二堿式亞磷酸鉛4-6份，三堿式硫酸鉛1-3份，硬脂酸鋇0.5-2.5份，磷酸二苯異丙苯酯30-50份，磷酸二苯叔丁苯酯25-45份，三亞磷酸酯0.25-0.35份，納米二氧化娃0.6-1份，聚四氟乙稀0.1-0.5份。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC80份，二堿式亞磷酸鉛4份，三堿式硫酸鉛I份，硬脂酸鋇0.5份，磷酸二苯異丙苯酯30份，磷酸二苯叔丁苯酯25份，三亞磷酸酯0.25份，納米二氧化娃0.6份，聚四氟乙烯0.1份。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC100份，二堿式亞磷酸鉛6份，三堿式硫酸鉛3份，硬脂酸鋇2.5份，磷酸二苯異丙苯酯50份，磷酸二苯叔丁苯酯45份，三亞磷酸酯0.35份，納米二氧化娃I份，聚四氟乙烯0.5份。
[0013]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC90份，二堿式亞磷酸鉛5份，三堿式硫酸鉛2份，硬脂酸鋇1.5份，磷酸二苯異丙苯酯40份，磷酸二苯叔丁苯酯35份，三亞磷酸酯0.3份，納米二氧化娃0.8份，聚四氟乙烯0.3份。
[0014]一種所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的制備方法，包括如下步驟:
[0015]第一步:按重量份數(shù)配比稱取石墨烯、PVC、二堿式亞磷酸鉛、三堿式硫酸鉛、硬脂酸鋇、磷酸二苯異丙苯酯、磷酸二苯叔丁苯酯、三亞磷酸酯、納米二氧化硅和聚四氟乙烯；
[0016]第二步:將原料在300C下攪拌60min，然后在100 °C下捏合30分鐘，使其混合均勻；
[0017]第三步:在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度170 °C、180 °C、190 °C、200 °C、205°C、215°C、210°C、205°C、195°C下，螺桿轉(zhuǎn)速65r/min，制得石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC。
[0018]有益效果:
[0019]本發(fā)明所述一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC及其制備方法采用以上技術(shù)方案和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:1、阻燃性能良好，維卡軟化點(diǎn)110-120°C，離火自熄;2、燃燒無(wú)煙，彎曲強(qiáng)度45-65MPa ； 3、耐寒-30°C不裂，斷裂伸長(zhǎng)率300-350 %，拉伸強(qiáng)度20_40MPa ； 4、氧指數(shù)44-46%，無(wú)滴落，力學(xué)性能好，恪體流動(dòng)指數(shù)7.5-9g/1min，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1:
[0021]按重量份數(shù)配比稱取石墨烯100份，PVC80份，二堿式亞磷酸鉛4份，三堿式硫酸鉛I份，硬脂酸鋇0.5份，磷酸二苯異丙苯酯30份，磷酸二苯叔丁苯酯25份，三亞磷酸酯0.25份，納米二氧化硅0.6份，聚四氟乙烯0.1份。
[0022]將原料在30 0C下攪拌60min，然后在100 °C下捏合30分鐘，使其混合均勻。
[0023]在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度170 °C、180 °C、190 °C、200 °C、205 °C、215 °C、210 °C、205 °C、195 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速65r/min，制得石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]按重量份數(shù)配比稱取石墨烯100份，PVC100份，二堿式亞磷酸鉛6份，三堿式硫酸鉛3份，硬脂酸鋇2.5份，磷酸二苯異丙苯酯50份，磷酸二苯叔丁苯酯45份，三亞磷酸酯0.35份，納米二氧化硅I份，聚四氟乙烯0.5份。
[0026]將原料在30 0C下攪拌60min，然后在100 °C下捏合30分鐘，使其混合均勻。
[0027]在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度170 °C、180 °C、190 °C、200 °C、205 °C、215 °C、210 °C、205 °C、195 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速65r/min，制得石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]按重量份數(shù)配比稱取石墨烯100份，PVC90份，二堿式亞磷酸鉛5份，三堿式硫酸鉛2份，硬脂酸鋇1.5份，磷酸二苯異丙苯酯40份，磷酸二苯叔丁苯酯35份，三亞磷酸酯0.3份，納米二氧化硅0.8份，聚四氟乙烯0.3份。
[0030]將原料在30 0C下攪拌60min，然后在100 °C下捏合30分鐘，使其混合均勻。
[0031]在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度170 °C、180 °C、190 °C、200 °C、205 °C、215 °C、210 °C、205 °C、195 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速65r/min，制得石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC。
[0032]阻燃性能良好，維卡軟化點(diǎn)120°C，離火自熄;燃燒無(wú)煙，彎曲強(qiáng)度65MPa;耐寒-30°C不裂，斷裂伸長(zhǎng)率350%，拉伸強(qiáng)度40MPa;氧指數(shù)46%，無(wú)滴落，力學(xué)性能好，熔體流動(dòng)指數(shù)9g/10min。
[0033]以上實(shí)施例中的所有組分均可以商業(yè)購(gòu)買。
[0034]上述實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行闡述，而不是限制，因此在和本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)該認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC，其特征在于，所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC80-100份，二堿式亞磷酸鉛4-6份，三堿式硫酸鉛1_3份，硬脂酸鋇0.5-2.5份，磷酸二苯異丙苯酯30-50份，磷酸二苯叔丁苯酯25-45份，三亞磷酸酯0.25-0.35份，納米二氧化硅0.6-1份，聚四氟乙烯0.1-0.5份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC，其特征在于:所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC80份，二堿式亞磷酸鉛4份，三堿式硫酸鉛I份，硬脂酸鋇0.5份，磷酸二苯異丙苯酯30份，磷酸二苯叔丁苯酯25份，三亞磷酸酯0.25份，納米二氧化硅0.6份，聚四氟乙烯0.1份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC，其特征在于:所述石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC100份，二堿式亞磷酸鉛6份，三堿式硫酸鉛3份，硬脂酸鋇2.5份，磷酸二苯異丙苯酯50份，磷酸二苯叔丁苯酯45份，三亞磷酸酯0.35份，納米二氧化娃I份，聚四氟乙稀0.5份。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型石墨稀無(wú)鹵阻燃PVC，其特征在于:所述石墨稀無(wú)鹵阻燃PVC的原料按重量份數(shù)配比如下:石墨烯100份，PVC90份，二堿式亞磷酸鉛5份，三堿式硫酸鉛2份，硬脂酸鋇1.5份，磷酸二苯異丙苯酯40份，磷酸二苯叔丁苯酯35份，三亞磷酸酯0.3份，納米二氧化娃0.8份，聚四氟乙稀0.3份。5.—種權(quán)利要求1所述新型石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步:按重量份數(shù)配比稱取石墨烯、PVC、二堿式亞磷酸鉛、三堿式硫酸鉛、硬脂酸鋇、磷酸二苯異丙苯酯、磷酸二苯叔丁苯酯、三亞磷酸酯、納米二氧化硅和聚四氟乙烯； 第二步:將原料在30 0C下攪拌60min，然后在100 V下捏合30分鐘，使其混合均勻； 第三步:在雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，擠出溫度170 °C、180 °C、190 °C、200 °C、205°C、215 °C、210 °C、205 °C、195 °C下，螺桿轉(zhuǎn)速65r/min，制得石墨烯無(wú)鹵阻燃PVC。
【文檔編號(hào)】C08L27/06GK106009422SQ201610653419
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月9日
【發(fā)明人】葉偉然
【申請(qǐng)人】葉偉然