本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種含有石墨烯的pet母粒的制備方法。這種pet母?？梢赃M(jìn)行著色并且具有高導(dǎo)電性。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電塑料是一種工程上常用的材料，是將熱塑性樹脂和導(dǎo)電物質(zhì)混合，用塑料的加工方式進(jìn)行加工的功能型高分子材料。目前廣泛應(yīng)用的導(dǎo)電高分子材料一般都是復(fù)合型高分子材料，其填充物質(zhì)主要有：a、金屬分散系；b、炭黑系；c、有機(jī)絡(luò)合物分散系。以金屬為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電塑料成本高，剛性較強(qiáng)，密度較大，應(yīng)用范圍較小，不適合現(xiàn)今輕量化的發(fā)展需求。有機(jī)絡(luò)合物為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電塑料其性能不佳，而且是小眾化的產(chǎn)品。現(xiàn)今，應(yīng)用最為廣泛，性能最為被廣泛接受的是炭黑系導(dǎo)電塑料。導(dǎo)電炭黑具有一定的導(dǎo)電性，價(jià)格低廉，但是質(zhì)量較好的超高導(dǎo)電炭黑價(jià)格也比較高昂，而且導(dǎo)電炭黑的添加量一般都很高，基本都在10％以上，高填充量的情況下，導(dǎo)電性能得到保障，但是力學(xué)性能較差。除此之外，由于炭黑是一種著色較強(qiáng)的填料，很難用其他顏色進(jìn)行調(diào)和遮蓋，所以顏色的單一性，也限制了其應(yīng)用的范圍，如果用高填充量的顏料進(jìn)行調(diào)和，導(dǎo)電性能得到不到保障。

因此現(xiàn)有技術(shù)中存在著對(duì)于可著色、高導(dǎo)電性的導(dǎo)電塑料的改善需求。

現(xiàn)有技術(shù)中所列明的技術(shù)內(nèi)容僅代表發(fā)明人所掌握的技術(shù)，并不理所當(dāng)然被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)而用于評(píng)價(jià)本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題中的一個(gè)或多個(gè)，本發(fā)明提供一種pet母粒的制備方法，包括：提供具有高bet比表面積的石墨烯；將所述石墨烯與pet混合，得到pet/石墨烯混合物；和對(duì)所述pet/石墨烯混合物進(jìn)行造粒，得到所述pet母粒。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述提供具有高bet比表面積的石墨烯的步驟包括：將石墨與濃硫酸混合，加入高錳酸鉀后得到氧化石墨烯，整個(gè)加入過程中控制溫度在8℃以下，加入后反應(yīng)4h后加入水，升溫至60-80℃，保溫2h；保溫結(jié)束后，加入雙氧水，攪拌，得到石墨烯原液；將石墨烯原液置于800-1200℃下高溫還原，得到所述具有高bet比表面積的石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述將具有高bet比表面積的石墨烯與pet混合的步驟包括：使用密煉機(jī)對(duì)所述具有高pet比表面積的石墨烯與pet進(jìn)行密煉，得到所述pet/石墨烯混合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，按照pet與石墨烯100:2～5的質(zhì)量比進(jìn)行密煉，優(yōu)選質(zhì)量比為100:4。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在255℃-280℃的溫度下對(duì)所述具有高pet比表面積的石墨烯與pet進(jìn)行密煉10min-30min，優(yōu)選270℃，優(yōu)選15min。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述密煉包括：先將密煉機(jī)加熱至密煉溫度，加入pet粒子使其熔融，然后在將石墨烯加入其中，進(jìn)行混合。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，利用強(qiáng)制喂料造粒機(jī)對(duì)所述pet/石墨烯混合物進(jìn)行造粒，優(yōu)選地，造粒機(jī)溫度為三段溫度設(shè)定，分別為第一段270℃，第二段265℃，第三段265℃。

本發(fā)明還提供一種采用上述的制備方法制備的pet母粒。

本發(fā)明還提供一種pet母粒，包括：比表面積≥400m2/g的高bet比表面積的石墨烯；和pet，其中所述pet與所述具有石墨烯均勻混合。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，其中所述pet與石墨烯的質(zhì)量比為100:2～5，優(yōu)選為100:4。

本發(fā)明還提供一種高bet比表面積的石墨烯的制備方法，包括：將石墨與濃硫酸混合，加入高錳酸鉀后得到氧化石墨烯，整個(gè)加入過程中控制溫度在8℃以下，加入后反應(yīng)4h后加入水，升溫至60-80℃，保溫2h；保溫結(jié)束后，加入雙氧水，攪拌，即得到石墨烯原液；將石墨烯原液至于800-1200℃下高溫還原，得到所述具有高bet,比表面積范圍為≥400m²/g的石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述濃硫酸的濃度為65wt％，所述石墨：濃硫酸：高錳酸鉀：水的質(zhì)量比為1：20：3：40；和/或，所述加入雙氧水的步驟中，加入雙氧水的質(zhì)量量是石墨質(zhì)量的3倍，攪拌10min直至溶液呈亮黃色；和/或，所述高溫還原的溫度為1000℃。

根據(jù)本發(fā)明的pet母粒的制備方法，此種石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，以此作為導(dǎo)電pet的填充料，在低添加量時(shí)(一般為炭黑質(zhì)量的三分之一到二分之一)可以同時(shí)滿足導(dǎo)電和力學(xué)性能要求，添加2％的石墨烯即可實(shí)現(xiàn)pet塑料面阻10⁷的面阻。除此之外，石墨烯與炭黑不同，石墨烯是一種著色力弱的填料，著色力弱的填料可以被其他顏色的填料覆蓋和調(diào)和從而制備出色彩斑斕的導(dǎo)電母粒，這樣加入石墨烯的導(dǎo)電塑料有更大的應(yīng)用市場(chǎng)。同時(shí)，由于石墨烯添加量較少，則可紡性強(qiáng)，相比加入炭黑的pet母料更容易紡絲，制備高導(dǎo)電纖維。

根據(jù)本發(fā)明高bet石墨烯的制備方法，打破了用氧化還原法制備石墨烯導(dǎo)電性能較差的情況，將通常制備的石墨烯加入pet中，添加量5％時(shí)，塑料基體沒有導(dǎo)電性能。本發(fā)明發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，bet小于400時(shí)，石墨烯層數(shù)較厚，在單位面積或者單位體積中，石墨烯粒子的數(shù)量即濃度會(huì)變低，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成的通路會(huì)少，宏觀上表現(xiàn)出導(dǎo)電性能較差。將本發(fā)明方法制備的高bet(≥400m²/g)石墨烯應(yīng)用到pet母粒中，最終可使此母粒具有高導(dǎo)電性能，添加量為2％時(shí)，面阻可以達(dá)到10⁷。

除此之外，此母?？梢赃M(jìn)行調(diào)和著色，最終由于石墨烯添加量較少，可紡性強(qiáng)，相比炭黑更容易紡絲，制備高導(dǎo)電纖維。

另外根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制備的pet母粒具有優(yōu)異的導(dǎo)電性的同時(shí)，還具有很好的強(qiáng)度、著色性、可紡性。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的含有石墨烯的pet母粒的制備方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明添加石墨烯的pet母粒與添加炭黑的pet母料的著色對(duì)比圖；其中，a為本發(fā)明添加石墨烯的pet母粒(石墨烯添加量為2％-5％)，a1為本發(fā)明添加石墨烯的pet母料(石墨烯添加量為2％-5％)加入1％鈦白調(diào)色后的效果；b為傳統(tǒng)添加炭墨的pet母料(炭黑添加量10％-15％)，b1為傳統(tǒng)添加炭墨的pet母料(炭黑添加量10％-15％)加入1％鈦白調(diào)色后的效果。

具體實(shí)施方式

在下文中，僅簡(jiǎn)單地描述了某些示例性實(shí)施例。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到的那樣，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以通過增加、刪除、修改等各種不同方式修改所描述的實(shí)施例。因此，附圖和描述被認(rèn)為本質(zhì)上是示例性的而非限制性的。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的第一實(shí)施方式提供一種含有石墨烯的pet母粒的制備方法100。如圖1所示，本發(fā)明的pet母粒的制備方法100包括：101，制備或提供具有高bet比表面積的石墨烯；103，將所述石墨烯與pet混合，得到pet/石墨烯混合物；105，對(duì)所述pet/石墨烯混合物進(jìn)行造粒，得到所述pet母粒。

本發(fā)明中，所述石墨烯優(yōu)選具有高的bet比表面積。本發(fā)明中，高bet比表面積在400m²/g以上，優(yōu)選在450m²/g以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述石墨烯為粉體的形式，采用氧化還原法制備。例如，用1份的石墨和20份的濃度為65wt％硫酸，8℃下加入3份高錳酸鉀，再升溫至35℃，反應(yīng)4h，然后加入40份的水，在60-80℃下保溫2h；保溫結(jié)束后，加入3份的雙氧水?dāng)嚢?0min,即得石墨烯原液,然后在1000℃下進(jìn)行還原，得到高bet石墨烯，bet比表面積為≥400m²/g，優(yōu)選在450m²/g以上。

在制備了具有高bet比表面積的石墨烯之后，將石墨烯與pet進(jìn)行混合。傳統(tǒng)的混合工藝中使用的是螺桿擠出機(jī)。但根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用密煉機(jī)和強(qiáng)制喂料造粒機(jī)來制備母粒，而不是傳統(tǒng)的螺桿擠出機(jī)。這是由于此石墨烯的密度僅為0.03g/cm³左右，使用螺桿擠出機(jī)的話會(huì)存在喂料喂不進(jìn)的缺點(diǎn)。

母料制備的過程如下。

首先，將密煉機(jī)加熱到255-280℃，優(yōu)選270℃。按照pet與石墨烯100:2-5的質(zhì)量比進(jìn)行密煉，優(yōu)選比例為100：4，在密煉機(jī)中密煉10min-30min，優(yōu)選15min，得到pet/石墨烯混合物。

在密煉混合之后，將pet/石墨烯混合物用強(qiáng)制喂料造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒機(jī)例如設(shè)定溫度為265℃，最終得到pet/石墨烯高導(dǎo)電母粒。優(yōu)選地，造粒機(jī)溫度為三段溫度設(shè)定，分別為第一段270℃，第二段265℃，第三段265℃。

根據(jù)本發(fā)明的pet母粒的制備方法100，可以采用氧化還原法制備出高bet比表面積的石墨烯，此種石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，以此作為導(dǎo)電pet的填充料，在低添加量時(shí)(一般為炭黑質(zhì)量的三分之一到二分之一)可以同時(shí)滿足導(dǎo)電和力學(xué)性能要求。除此之外，石墨烯與炭黑不同，它是一種著色力弱的填料，可以被其他顏料進(jìn)行調(diào)和覆蓋，可以制備色彩繽紛的導(dǎo)電塑料，應(yīng)用范圍更廣。

經(jīng)本發(fā)明的發(fā)明人研究，一般情況下，按照傳統(tǒng)添加方法，在pet中加入5％的石墨烯，塑料基體沒有導(dǎo)電性能，因此，盡管石墨烯是一種非常好的導(dǎo)電材料，但是其在pet中的應(yīng)用無(wú)法發(fā)揮，導(dǎo)致石墨烯在pet塑料領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展得到了嚴(yán)重的阻滯。而現(xiàn)有成熟的加入炭黑的技術(shù)，對(duì)pet的導(dǎo)電性的提高效果很弱，且需要加調(diào)大量的鈦白才能將其顏色調(diào)成深灰色。本發(fā)明出于對(duì)pet的導(dǎo)電性能的追求，通過石墨烯在pet中的結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)由于石墨烯的片層特點(diǎn)，使其在pet母粒中的導(dǎo)電性無(wú)法發(fā)揮。在此基礎(chǔ)上，發(fā)明人通過去石墨烯比表面的結(jié)構(gòu)改變，最終發(fā)現(xiàn)，當(dāng)bet達(dá)到400m²/g時(shí)，層狀的石墨烯的導(dǎo)電性能在pet中可有效的發(fā)揮出來，從而改善pet的導(dǎo)電性。在這過程中，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，由于石墨烯本身的顏色較淺，且很小的添加量即可滿足pet的導(dǎo)電性能需求，因此，無(wú)需加入太多的調(diào)色劑即可實(shí)現(xiàn)更好的調(diào)色效果，這樣可減少調(diào)色劑對(duì)pet性能的影響和有效的降低成本。

本發(fā)明將一種高bet石墨烯應(yīng)用到pet母粒中，最終可使此母粒具有高導(dǎo)電性能，石墨烯添加量為2％時(shí)(石墨烯量：pet粒子量＝2:100)，面阻可以達(dá)到10⁷。除此之外，此母?？梢赃M(jìn)行調(diào)和著色，最終由于石墨烯添加量較少，可紡性強(qiáng)，相比炭黑更容易紡絲，容易制備高導(dǎo)電纖維。

制備的高bet石墨烯具有很高的導(dǎo)電性，可以用低添加量的此石墨烯代替高添加量的超導(dǎo)炭黑。

此pet具有優(yōu)異的導(dǎo)電性的同時(shí)，還具有很好的強(qiáng)度、著色性、可紡性。

下面參考具體實(shí)例來描述本發(fā)明的pet母粒的制備方法100。

實(shí)例1

(1)密煉機(jī)升溫至270℃，溫度恒定。稱取2000g的pet原料、100g的bet為400m²/g石墨烯，加入進(jìn)溫度恒定的密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉15min備用。

(2)將強(qiáng)制喂料造粒機(jī)設(shè)定溫度265℃，將(1)所混合的物料加入進(jìn)溫度恒定的造粒機(jī)中，然后開始擠出造粒，最后得到可著色石墨烯pet導(dǎo)電母粒。

實(shí)例2

(1)密煉機(jī)升溫至270℃，溫度恒定。稱取2000g的pet原料、60g的bet為450m²/g石墨烯，加入進(jìn)溫度恒定的密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉15min備用。

(2)將強(qiáng)制喂料造粒機(jī)設(shè)定溫度265℃，將(1)所混合的物料加入進(jìn)溫度恒定的造粒機(jī)中，然后開始擠出造粒，最后得到可著色石墨烯pet導(dǎo)電母粒。

實(shí)例3

(1)密煉機(jī)升溫至270℃，溫度恒定。稱取2000g的pet原料、80g的bet為600m²/g石墨烯，加入進(jìn)溫度恒定的密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉15min備用。

(2)將強(qiáng)制喂料造粒機(jī)設(shè)定溫度265℃，將(1)所混合的物料加入進(jìn)溫度恒定的造粒機(jī)中，然后開始擠出造粒，最后得到可著色石墨烯pet導(dǎo)電母粒。

實(shí)例4

(1)密煉機(jī)升溫至280℃，溫度恒定。稱取2000g的pet原料、100g的bet為500m²/g石墨烯，加入進(jìn)溫度恒定的密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉15min備用。

(2)將強(qiáng)制喂料造粒機(jī)設(shè)定溫度265℃，將(1)所混合的物料加入進(jìn)溫度恒定的造粒機(jī)中，然后開始擠出造粒，最后得到可著色石墨烯pet導(dǎo)電母粒。

實(shí)例5

(1)密煉機(jī)升溫至260℃，溫度恒定。稱取2000g的pet原料、100g的bet為550m²/g石墨烯，加入進(jìn)溫度恒定的密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉15min備用。

(2)將強(qiáng)制喂料造粒機(jī)設(shè)定溫度265℃，將(1)所混合的物料加入進(jìn)溫度恒定的造粒機(jī)中，然后開始擠出造粒，最后得到可著色石墨烯pet導(dǎo)電母粒。

實(shí)例6

(1)密煉機(jī)升溫至255℃，溫度恒定。稱取2000g的pet原料、100g的bet為500m²/g石墨烯，加入進(jìn)溫度恒定的密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉15min備用。

(2)將強(qiáng)制喂料造粒機(jī)設(shè)定溫度265℃，將(1)所混合的物料加入進(jìn)溫度恒定的造粒機(jī)中，然后開始擠出造粒，最后得到可著色石墨烯pet導(dǎo)電母粒。

本發(fā)明還涉及一種采用制備方法100制備的含有石墨烯的pet母粒。這種pet母粒中含有具有高bet比表面積的石墨烯；和pet，其中所述pet與所述具有具有高bet比表面積的石墨烯均勻混合。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，pet與石墨烯的質(zhì)量比為100:3-5，有選為100:4。

圖2是根據(jù)本發(fā)明添加石墨烯的pet母粒與添加炭黑的pet母料的著色對(duì)比圖；其中，圖2a為本發(fā)明添加石墨烯的pet母粒(石墨烯添加量為2％-5％)，a1為本發(fā)明添加石墨烯的pet母料(石墨烯添加量為2％-5％)加入1％鈦白調(diào)色后的效果；b為傳統(tǒng)添加炭墨的pet母料(炭黑添加量10％-15％)，b1為傳統(tǒng)添加炭墨的pet母料(炭黑添加量10％-15％)加入1％鈦白調(diào)色后的效果。

通過這兩組圖，發(fā)現(xiàn)在滿足導(dǎo)電性的前提下，分別將兩組母粒加入鈦白進(jìn)行著色，對(duì)比a1,b1發(fā)現(xiàn)a1的顏色比b1更淺，這就說明更加容易著色。

本發(fā)明還提供一種采用根據(jù)制備方法100制備的pet母粒。這種pet母粒在滿足導(dǎo)電性的前提下，更容易著色。

本發(fā)明還提供一種pet母粒，其中包括比表面積≥400m²/g的高bet比表面積的石墨烯以及與所述石墨烯混合的pet。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，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，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，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。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。