CN102875888A - 一种改性石墨母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料科学技术领域，公开了一种改性石墨母粒及其制备方法。本发明公开的改性石墨母粒包括以下组分和质量百分比：33～76％的石墨粉、1.65～28％的无机粉体、0.11～4％的偶联剂、15～40％的树脂粉、0.5～3％的引发剂和0.5～5％的接枝物。本发明还公开了上述石墨母粒的制备方法。本发明的石墨母粒分散性和相容效果好。

Description

一种改性石墨母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，涉及一种改性石墨母粒及其制备方法。
背景技术
石墨导电性能、导热性能优良，耐温性好，无毒性、不结垢、不污染介质，与树脂复合可做成具有优异性能的塑料。但是，由于石墨本身体积小、重量轻、易飞散，在传统的共混挤出加工中，添加量较大时(质量＞20％)，无论是与树脂一次性共同下料还是侧喂料，都会发生石墨在下料口堵料，下料速度不均，加工过程不稳定等现象，严重影响了加工速度、制品性能。而为了实现石墨的高填充量以便利用其的优良高导热、高导电、耐磨特性，通用的做法是采用热固化浇注成型。针对高填充量石墨的树脂挤出注塑成型，尚没有对石墨粉的有效改性方法。
发明内容
针对石墨质轻，在螺杆挤出机上加工时下料困难，在树脂中难分散等缺点，本发明的目的是提供一种改性石墨母粒，该石墨母粒分散性和相容效果好。
本发明的另一个目的是提供一种上述改性石墨母粒的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种改性石墨母粒，该改性石墨母粒包括以下组分和质量百分比：
石墨粉      33～76％，
无机粉体    1.65～28％，
偶联剂      0.11～4％，
树脂粉      15～40％，
引发剂      0.5～3％，
接枝物      0.5～5％。
所述的石墨粉为润滑性和可塑性较高的鳞片石墨粉，200目～1500目。
所述的无机粉体选自蒙脱土、氧化铝、氧化镁或二氧化钛中的一种或多种的混合物。
所述的偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH-590)、三异硬脂酰基钛酸异丙酯(TTS)、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯(9S)或三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯(TTOP-12)中的一种或几种的混合物。所述的树脂粉选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚己内酰胺(PA6)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚己二胺己二酸(PA66)或聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等常规通用塑料树脂或工程塑料树脂中的一种或多种，并且都是挤出级或注塑级。
所述的引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种或几种的混合物。
所述的接枝物选自含有酸酐基、环氧基或异氰酸基活性基团的化合物，优选为顺丁烯二酸酐、十二烯基丁二酸酐、马来酸酐丙烯酸共聚物或二苯基甲烷二异氰酸等。
本发明还提供了一种上述改性石墨母粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将质量百分比为33～76％的石墨粉，占(1)所使用原料总质量的百分比为60～95％；质量百分比为1.65～28％的无机粉体，占(1)所使用原料总质量的百分比为3～35％；质量百分比为0.11～4％的偶联剂，占(1)所使用原料总质量的百分比为0.2～5％；在90～130℃下混合15～30min，取出冷却到室温，得混合粉体a；
(2)将质量百分比为55～80％的混合粉体a、质量百分比为15～40％的树脂粉、质量百分比为0.5～3％的引发剂和质量百分比为0.5～5％的接枝物，在高速混炼机中常温搅拌混合15～30min，取出冷却到室温，得混合粉体b；
(3)将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼15～30min；
(4)将由橡胶密炼机混炼所得物切割或粉碎，得到石墨母粒。
所述的橡胶密炼机温度设定与树脂粉熔融温度相同。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明中石墨粉与无机粉体可以做到高添加量，且分散效果好，满足了工程塑料对石墨粉填料的特殊需求。由于采用橡胶密炼机剪切搅拌，避免了加工过程中的下料困难，难混合等难题。
2、本发明在加工过程中引入了偶联剂、引发剂、接枝物等高活性化合物，搅拌混合时经过对石墨表面有效的处理，在与树脂混合塑化挤出时，提高了分散效果，因此有增强作用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种改性石墨母粒及其加工方法，如下所述：
将950g的1000目鳞片石墨粉，30g二氧化钛，20g硅烷偶联剂KH-550，在90℃下混合30min，取出冷却，得混合粉体a；将1000g混合粉体a与727g的PP树脂粉、55g过氧化二异丙苯，36g马来酸酐丙烯酸共聚物，在高速混炼机中常温搅拌混合30min，取出冷却，得混合粉体b；
将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼15min，混炼机温度为190℃；
将由橡胶密炼机混炼所得块状物切割或粉碎，得到石墨母粒。
实施例2
一种改性石墨母粒及其加工方法，如下所述：
将600g的800目鳞片石墨粉，350g蒙脱土，50g钛酸酯偶联剂9S，在130℃下混合30min，取出冷却，得混合粉体a；将1000g混合粉体a，209g的PET树脂粉，6g偶氮二异庚腈，35g二苯基甲烷二异氰酸，在高速混炼机中常温搅拌混合20min，取出冷却，得混合粉体b；
将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼20min，混炼机温度设定为245℃；
将由橡胶密炼机混炼所得块状物切割或粉碎，得到石墨母粒。
实施例3
一种改性石墨母粒及其加工方法，如下所述：
将780g的500目鳞片石墨粉，218g氧化铝，2g硅烷偶联剂KH-570，在120℃下混合20min，取出冷却，得混合粉体a；将1000g混合粉体a，412g的PBT树脂粉，26.5g过氧化苯甲酰，32g顺丁烯二酸酐，在高速混炼机中常温搅拌混合15min，取出冷却，得混合粉体b；
将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼30min，混炼机温度设定为230℃；
将由橡胶密炼机混炼所得块状物切割或粉碎，得到石墨母粒。
实施例4
一种改性石墨母粒及其加工方法，如下所述：
将784g的200目鳞片石墨粉，190g氧化镁，26g钛酸酯偶联剂TTOP-12，在100℃下混合30min，取出冷却，得混合粉体a；将1000g混合粉体a，192g的ABS树脂粉，25.6g过氧化叔戊酸叔丁酯，64g十二烯基丁二酸酐，在高速混炼机中常温搅拌混合30min，取出冷却，得混合粉体b；
将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼30min，混炼机温度设定为210℃；
将由橡胶密炼机混炼所得块状物切割或粉碎，得到石墨母粒。
实施例5
一种改性石墨母粒及其加工方法，如下所述：
将950g的300目鳞片石墨粉，30g蒙脱土，20g硅烷偶联剂KH-590，在120℃下混合15min，取出冷却，得混合粉体a；将1000g混合粉体a，209g的PMMA树脂粉，6.3g的偶氮二异丁腈，35g顺丁烯二酸酐，在高速混炼机中常温搅拌混合30min，取出冷却，得混合粉体b；
将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼20min，混炼机温度设定为230℃；
将由橡胶密炼机混炼所得块状物切割或粉碎，得到石墨母粒。
比较例
将PP树脂粉，氧化铝，600目鳞片石墨粉，硅烷偶联剂KH-550，引发剂过氧化二异丙苯，接枝物顺丁烯二酸酐按重量配比600g∶30g∶350g∶5g∶7g∶8g常温混合均匀，由螺杆挤出造粒，螺杆温度区段设定为130～200℃，模口温度为180℃。
将上述实施例中得到的石墨母粒与树脂、加工助剂按重量比40％∶55～59％∶1～5％混合，均可经螺杆挤出造粒，且切粒均匀。而按照比较例的方法则容易堵料，挤出不稳定。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性石墨母粒，其特征在于：该改性石墨母粒包括以下组分和质量百分比，
石墨粉        33～76％，
无机粉体      1.65～28％，
偶联剂        0.11～4％，
树脂粉        15～40％，
引发剂        0.5～3％，
接枝物        0.5～5％。
2.根据权利要求1所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的石墨粉为鳞片石墨粉，200目～1500目。
3.根据权利要求1所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的无机粉体选自蒙脱土、氧化铝、氧化镁或二氧化钛中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯或三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的树脂粉选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚已内酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己二胺己二酸或聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯中的一种或多种，并且都是挤出级或注塑级。
6.根据权利要求1所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的接枝物选自含有酸酐基、环氧基或异氰酸基活性基团的化合物。
8.根据权利要求7所述的改性石墨母粒，其特征在于：所述的接枝物选自顺丁烯二酸酐、十二烯基丁二酸酐、马来酸酐丙烯酸共聚物或二苯基甲烷二异氰酸。
9.权利要求1至8任一所述的改性石墨母粒的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
(1)将质量百分比为33～76％的石墨粉，占(1)所使用原料总质量的百分比为60～95％；质量百分比为1.65～28％的无机粉体，占(1)所使用原料总质量的百分比为3～35％；质量百分比为0.11～4％的偶联剂，占(1)所使用原料总质量的百分比为0.2～5％；在90～130℃下混合15～30min，取出冷却到室温，得混合粉体a；
(2)将质量百分比为55～80％的混合粉体a、质量百分比为15～40％的树脂粉、质量百分比为0.5～3％的引发剂和质量百分比为0.5～5％的接枝物，在高速混炼机中常温搅拌混合15～30min，取出冷却到室温，得混合粉体b；
(3)将混合粉体b加入到橡胶密炼机中混炼15～30min；
(4)将由橡胶密炼机混炼所得物切割或粉碎，得到石墨母粒。
10.根据权利要求9所述的改性石墨母粒的制备方法，其特征在于：所述的橡胶密炼机温度设定与树脂粉熔融温度相同。
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