具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，特征是，包括以下工藝步驟：（1）將樹脂切片在球磨機上經過水磨法逐級分流制備得到粒徑為25～45μm的樹脂粉體；（2）將納米石墨烯和納米二氧化鈦混合得到導電粉體，將導電粉體放置于含有硅烷偶聯(lián)劑的攪拌容器內攪拌，得到石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體；（3）將石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與樹脂粉體通過預混機混合均勻，得到預混物；（4）向雙螺桿共混擠出機的喂料口喂入預混物，再添加磷酸二氫鈉和聚乙烯蠟，得到所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料。本發(fā)明賦予材料導電、防微波輻射和光轉化儲能功能的同時，增強強度和耐磨性。
【專利說明】具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，尤其是一種納米石墨烯/ 二氧化鈦體系導電/光轉化材料的制備方法，屬于功能高分子材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]功能高分子材料是目前材料領域的開發(fā)熱點，隨著科技的進步和現(xiàn)代產業(yè)對材料性能和功能上的要求逐漸提高，尤其是應用于軍事等特殊應用領域的材料技術逐漸革新，世界各國也都加大了對新型功能和高性能材料的科技投入，如可以進行微波屏蔽的隱形材料，可以模擬外部環(huán)境進行本體變色的戰(zhàn)地隱身衣和掩體材料等，這些特殊的需求對材料的發(fā)展起到了很大的促進作用。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，賦予材料導電、防微波輻射和光轉化儲能功能的同時，增強強度和耐磨性。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術方案，一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，特征是，包括以下工藝步驟:
(1)將樹脂切片在球磨機上經過水磨法逐級分流制備得到粒徑為25~45μ m的樹脂粉體，球磨機轉速為200~800轉/分鐘，喂料速度為5~15kg/分鐘，出料經過篩孔過濾實現(xiàn)逐級分流，粒徑為25~15 μ m的樹脂粉體經過篩孔獲得，粒徑大的回收繼續(xù)研磨；
(2)將納米石墨烯和納米二氧化鈦按質量比I~4:1混合得到導電粉體，將導電粉體放置于含有硅烷偶聯(lián)劑的攪拌容器內以轉速為400~600轉/分鐘的轉速攪拌40~70分鐘，硅烷偶聯(lián)劑與導電粉體的質量比為1:5~50，得到石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體，采用篩孔篩選出粒徑為10~IOOnm的石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體；
(3)將石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與步驟(1)得到的樹脂粉體通過預混機混合均勻，得到預混物；其中，石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與樹脂粉體的質量比為10~50:30 ~60 ;
(4)向雙螺桿共混擠出機的喂料口喂入步驟(3)得到的預混物，再添加磷酸二氫鈉和聚乙烯蠟，磷酸二氫氫鈉的加入量為預混物質量的0.01~0.05%，聚乙烯蠟的加入量為預混物質量的5~10%，雙螺桿共混擠出機的擠出溫度為200~300°C，得到所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料。
[0005]步驟(1)中，所述樹脂切片采用聚碳酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂或聚酯樹脂。
[0006]本發(fā)明所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，采用納米石墨烯/二氧化鈦摻雜體系進行化學表面修飾以提高其與高分子樹脂基體的相容性，表面為活性基團，通過反應型雙螺桿共混擠出裝置制備納米石墨烯/二氧化鈦體系復合導電/光轉化聚合物，此種功能高分子聚合物具有導電、防微波輻射、和光轉化儲能等功能；采用納米石墨烯與二氧化鈦摻雜體系進行表面改性，可以在賦予高分子聚合物材料功能的同時增強高分子材料體系的強度和耐磨性；本發(fā)明所獲得的功能材料可以應用于目前汽車外殼、通訊設備外殼等，通過不同的添加度來獲得不同的功能效果，能夠滿足不同產業(yè)對于導電和光轉化儲能等功能性的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為添加二氧化鈦后聚合物材料的電阻率變化圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0009]實施例一:一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，包括以下工藝步驟:
(1)將聚碳酸酯樹脂切片在球磨機上經過水磨法逐級分流制備得到粒徑為25~45μ m的樹脂粉體，球磨機轉速為200轉/分鐘，喂料速度為5kg/分鐘，出料經過篩孔過濾實現(xiàn)逐級分流，粒徑為25~15 μ m的樹脂粉體經過篩孔獲得，粒徑大的回收繼續(xù)研磨；
(2)將納米石墨烯和納米二氧化鈦按質量比1:1混合得到導電粉體，將導電粉體放置于含有硅烷偶聯(lián)劑的攪拌容器內以轉速為400轉/分鐘的轉速攪拌70分鐘，硅烷偶聯(lián)劑與導電粉體的質量比為1:5，得到石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體，采用篩孔篩選出粒徑為10~IOOnm的石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體；
(3)將石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與步驟(1)得到的樹脂粉體通過預混機混合均勻，得到預混物；其中，石墨`烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與樹脂粉體的質量比為10:30 ；
(4)向雙螺桿共混擠出機的喂料口喂入步驟(3)得到的預混物，再添加磷酸二氫鈉和聚乙烯蠟，磷酸二氫氫鈉的加入量為預混物質量的0.01%，聚乙烯蠟的加入量為預混物質量的5%，雙螺桿共混擠出機的擠出溫度為200°C，得到所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料，聚合物材料再經切粒機造粒。
[0010]實施例二:一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，包括以下工藝步驟:
(1)將聚酰亞胺樹脂切片在球磨機上經過水磨法逐級分流制備得到粒徑為25~45μ m的樹脂粉體，球磨機轉速為800轉/分鐘，喂料速度為15kg/分鐘，出料經過篩孔過濾實現(xiàn)逐級分流，粒徑為25~15 μ m的樹脂粉體經過篩孔獲得，粒徑大的回收繼續(xù)研磨；
(2)將納米石墨烯和納米二氧化鈦按質量比4:1混合得到導電粉體，將導電粉體放置于含有硅烷偶聯(lián)劑的攪拌容器內以轉速為600轉/分鐘的轉速攪拌40分鐘，硅烷偶聯(lián)劑與導電粉體的質量比為1:50，得到石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體，采用篩孔篩選出粒徑為10~IOOnm的石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體；
(3)將石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與步驟(1)得到的樹脂粉體通過預混機混合均勻，得到預混物；其中，石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與樹脂粉體的質量比為50:60 ；
(4)向雙螺桿共混擠出機的喂料口喂入步驟(3)得到的預混物，再添加磷酸二氫鈉和聚乙烯蠟，磷酸二氫氫鈉的加入量為預混物質量的0.05%，聚乙烯蠟的加入量為預混物質量的10%，雙螺桿共混擠出機的擠出溫度為300°C，得到所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料，聚合物材料再經切粒機造粒。
[0011]實施例三:一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，包括以下工藝步驟:
(1)將聚苯乙烯樹脂切片在球磨機上經過水磨法逐級分流制備得到粒徑為25~45μ m的樹脂粉體，球磨機轉速為600轉/分鐘，喂料速度為IOkg/分鐘，出料經過篩孔過濾實現(xiàn)逐級分流，粒徑為25~15 μ m的樹脂粉體經過篩孔獲得，粒徑大的回收繼續(xù)研磨；
(2)將納米石墨烯和納米二氧化鈦按質量比2:1混合得到導電粉體，將導電粉體放置于含有硅烷偶聯(lián)劑的攪拌容器內以轉速為500轉/分鐘的轉速攪拌60分鐘，硅烷偶聯(lián)劑與導電粉體的質量比為1:10，得到石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體，采用篩孔篩選出粒徑為10~IOOnm的石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體；
(3)將石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與步驟(1)得到的樹脂粉體通過預混機混合均勻，得到預混物；其中，石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與樹脂粉體的質量比為20:40 ；
(4)向雙螺桿共混擠出機的喂料口喂入步驟(3)得到的預混物，再添加磷酸二氫鈉和聚乙烯蠟，磷酸二氫氫鈉的加入量為預混物質量的0.02%，聚乙烯蠟的加入量為預混物質量的6%，雙螺桿共混擠出機的擠出溫度為250°C，得到所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料，聚合物材料再經切粒機造粒。
[0012]本發(fā)明所得到的聚合物材料具有以下性能:
(1)導電性:添加二氧化鈦粉體可以降低電阻率，如圖1所示為添加二氧化鈦后聚合物材料的電阻率變化圖，橫坐標為二氧化鈦的添加比例，單位為100%，縱坐標為電阻率，單位為 Ω.cm ;
(2)防微波輻射性能:由于聚合物材料具有導電性，在高頻段的微波場中，纖維表面能夠形成電離層，從而將外界的輻射屏蔽；
(3)光轉換功能；在聚合物材料中的二氧化鈦微粒能夠吸收紫外光能，將其轉化成為微粒的化學能，在與游離在空氣中的有機物(如甲醛等)分解成為對人體無害的小分子；
(4)本發(fā)明添加了納米石墨烯，由于石墨等的潤滑作用耐磨性可以提高20-40%。
【權利要求】
1.一種具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，其特征是，包括以下工藝步驟: (1)將樹脂切片在球磨機上經過水磨法逐級分流制備得到粒徑為25~45μ m的樹脂粉體，球磨機轉速為200~800轉/分鐘，喂料速度為5~15kg/分鐘，出料經過篩孔過濾實現(xiàn)逐級分流，粒徑為25~15 μ m的樹脂粉體經過篩孔獲得，粒徑大的回收繼續(xù)研磨； (2)將納米石墨烯和納米二氧化鈦按質量比I~4:1混合得到導電粉體，將導電粉體放置于含有硅烷偶聯(lián)劑的攪拌容器內以轉速為400~600轉/分鐘的轉速攪拌40~70分鐘，硅烷偶聯(lián)劑與導電粉體的質量比為1:5~50，得到石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體，采用篩孔篩選出粒徑為10~IOOnm的石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體； (3)將石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與步驟(1)得到的樹脂粉體通過預混機混合均勻，得到預混物；其中，石墨烯和二氧化鈦摻雜體系粉體與樹脂粉體的質量比為10~50:30 ~60 ; (4)向雙螺桿共混擠出機的喂料口喂入步驟(3)得到的預混物，再添加磷酸二氫鈉和聚乙烯蠟，磷酸二氫氫鈉的加入量為預混物質量的0.01~0.05%，聚乙烯蠟的加入量為預混物質量的5~10%，雙螺桿共混擠出機的擠出溫度為200~300°C，得到所述具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料。
2.如權利要求1所述的具有導電和光轉換儲能功能的聚合物材料的制備方法，其特征是:步驟(1)中，所述樹脂切片采用聚碳酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酰胺樹月旨、聚丙烯樹脂或聚 酯樹脂。
【文檔編號】B29C47/92GK103804877SQ201410056813
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權日:2014年2月19日
【發(fā)明者】李曉強, 葛明橋, 劉水平, 劉婉婉, 金蘭名 申請人:江南大學