本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法。
背景技術(shù)：
一些塑料具有優(yōu)異的機(jī)械性能以及易加工的特性，展現(xiàn)出代替金屬材料的趨勢。這類塑料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車、電子、航天航空、建筑、軍事等多個領(lǐng)域。隨著科技的進(jìn)步，人們不僅要求這類塑料具有輕量化的特點(diǎn)，還要求既要有很好的力學(xué)強(qiáng)度，又要有優(yōu)異的韌性。通過調(diào)節(jié)塑料中不同組分的含量，人們可以設(shè)計(jì)出滿足不同力學(xué)強(qiáng)度和韌性要求的復(fù)合塑料。
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。然而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，這就會大幅度降低石墨烯填料對樹脂的增韌增強(qiáng)作用。公告號為cn1141335c公開一種剛性粒子增強(qiáng)、增韌的聚丙烯材料的制備方法，采用無機(jī)粒子進(jìn)行填充，使性能得到增強(qiáng)，該方法首先用橡膠包覆剛性粒子，如硅灰石、滑石粉、玻璃微珠、云母或短玻纖等，然后和pp、馬來酸酐接枝pp、抗氧化劑進(jìn)行混合，再采用雙螺桿擠出造粒，即得到剛性增強(qiáng)、增韌的pp材料。機(jī)填充粒子添加到改性pp中能改善其韌性，還可在提高材料抗沖擊性能和熱變形溫度的同時(shí)，不降低其拉伸強(qiáng)度和剛性。
由于石墨烯是由純碳原子組成，因此在共混制備復(fù)合材料時(shí)可能會在石墨烯與塑料之間發(fā)生無機(jī)材料和有機(jī)材料的兩相分離，導(dǎo)致復(fù)合材料內(nèi)部相態(tài)的不一致，產(chǎn)生內(nèi)部微裂紋，進(jìn)而引起復(fù)合材料性能的下降。而且，pp是一種非極性聚合物，它與其他極性聚合物以及無機(jī)顏填料的相容性都很差。所以，如何對石墨烯進(jìn)行改性處理，使其能夠與pp塑料穩(wěn)定復(fù)合，是本領(lǐng)域亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法。
本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案如下：
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至120℃～180℃，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、sbs、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度180～230℃，螺桿旋轉(zhuǎn)100～300r/min。
優(yōu)選地，還包括步驟（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
優(yōu)選地，步驟（3）中，所述硅烷偶聯(lián)劑分散液與石墨烯分散液的混合液的改性反應(yīng)的時(shí)間為12～24小時(shí)。
優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或或其任意數(shù)量任意比例的組合。
優(yōu)選地，第一有機(jī)溶劑和第二溶劑均選自丙酮、無水乙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氫呋喃中的一種，溶劑使用量為石墨烯材料質(zhì)量的50～200倍。
優(yōu)選地，以質(zhì)量份計(jì)，以質(zhì)量份計(jì)，各組分的用量為hdpe60～80、poe15～20、sbs10～15、改性石墨烯5～10、填料3～5；所述填料選自碳酸鈣、硅灰石、玻璃空心微珠中的一種。
作為優(yōu)選，硅烷偶聯(lián)劑為石墨烯質(zhì)量的5～20%。
優(yōu)選地，填料選用玻璃空心微珠時(shí)，將所述玻璃空心微珠先用kh-550進(jìn)行表面處理，與含hdpe的上述配方混合均勻后，加入轉(zhuǎn)矩流變儀中熔融共混，溫度180～200℃，轉(zhuǎn)速50～100r/min，時(shí)間3～10min。
優(yōu)選地，所述的hdpe包含馬來酸改性hdpe20～30，還另外包含lldpe10～20。
再優(yōu)選地，還包含內(nèi)脫模劑，內(nèi)脫模劑使用量為1～5質(zhì)量份。
再優(yōu)選地，還包含抗氧化劑，抗氧化劑使用量為1～5質(zhì)量份。
優(yōu)選地，所述內(nèi)脫模劑是乙撐雙硬脂酸酰胺。
本發(fā)明上述技術(shù)方案中，變速器滑塊是變速器中的一個小構(gòu)件，為保證一定的機(jī)械性能原先采用金屬材料，但是金屬材料與金屬材料之間的摩擦具有較大阻力，時(shí)間久了也會產(chǎn)生較大磨損。并且在變速器內(nèi)安裝滑塊的位置上，并不適合采用油類物質(zhì)加以潤滑。因此，材料替換是一種更好的解決方法。由于聚乙烯材料具有一定的強(qiáng)度、韌度和潤滑性，因此以聚乙烯作為基礎(chǔ)塑料再加以一定的改良是一種合理的方案。
本發(fā)明具有以下有益效果：
1、本發(fā)明采用特殊的工藝手段，使石墨烯這種不易在塑料中均勻分散，不易與塑料穩(wěn)定復(fù)合的特種特性物質(zhì)，能夠在塑料中均勻分散，并且與聚乙烯穩(wěn)定復(fù)合，使得聚乙烯材料的韌性、強(qiáng)度和剛度都得到顯著的提升；
2、本發(fā)明的塑料配方中還包含有pe-g-mah，pe-g-mah即pe-g-mah接枝物，通?？稍谑忻嫔现苯淤彽?，它與pe具有良好的相容性，又由于它本身是接枝物，也因此增強(qiáng)了它與其他材料的相容性，同時(shí)也顯著提高了pe對于其他材料的相容性；
3、本發(fā)明的塑料配方中還包含有硅烷偶聯(lián)劑，本發(fā)明人研究得出，在配方中不含有硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，通過加強(qiáng)攪拌、增加pe-g-mah接枝物占比等手段，也能一定程度上提高pe與其他材料的相容性，尤其是石墨烯，但這種相容性并不是永久性的；在使用了硅烷偶聯(lián)劑后，可使得石墨烯預(yù)先改性，從而增強(qiáng)其與pe的相容性，從而得到pe與石墨烯穩(wěn)定復(fù)合的材料；
4、本發(fā)明的塑料配方中還包含有填料，填料的比例略低于常規(guī)，它所起的作用還是以強(qiáng)化塑料的剛度為主，在耐用性上表現(xiàn)尚可，在增韌方面表現(xiàn)比較一般；但是玻璃空心微珠這種填料能夠增強(qiáng)材料的韌性，而且玻璃空心微珠的粒度越小哦，增韌效果更佳；
5、本發(fā)明的塑料配方中還包含有poe，poe是美國dow化學(xué)公司以茂金屬為催化劑生產(chǎn)的具有窄相對分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布的熱塑性彈性體。對比傳統(tǒng)的聚合物材料，具有更好的加工成型性能，成型時(shí)不需加任何塑化劑；在汽車工業(yè)、醫(yī)用、抗沖擊改性劑及包裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用；
6、本發(fā)明制得的變速器滑塊在力學(xué)性能上表現(xiàn)好，符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在抗沖擊強(qiáng)度可達(dá)20kj/m2，沖擊強(qiáng)度的高表現(xiàn)非常符合作為滑塊的基礎(chǔ)性能要求。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的各項(xiàng)力學(xué)性能測試表。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
本具體實(shí)施方式僅僅是對本發(fā)明的解釋，并不是對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了本發(fā)明的說明書之后所做的任何改變，只要在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，都將受到專利法的保護(hù)。
實(shí)施例一
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至120℃，反應(yīng)24h，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、sbs、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度180℃，螺桿旋轉(zhuǎn)100r/min；
（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
具體配方如下：
hdpe60
sbs10
poe15
填料3
硬脂酸1
改性石墨烯5。
所述填料選擇為碳酸鈣。
所述硅烷偶聯(lián)劑為三甲氧基硅烷。
第一有機(jī)溶劑為無水乙醇,使用量為石墨烯材料質(zhì)量的50倍。
第二溶劑為無水乙醇，使用量為硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的50倍。
實(shí)施例二
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至130℃，反應(yīng)22h，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、sbs、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度190℃，螺桿旋轉(zhuǎn)140r/min；
（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
具體配方如下：
hdpe60
sbs11
poe16
填料3
硬脂酸2
改性石墨烯6
內(nèi)脫模劑1
抗氧化劑1。
所述填料選擇為碳酸鈣。
所述硅烷偶聯(lián)劑為丁基三甲氧基硅烷。
所述內(nèi)脫模劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
第一有機(jī)溶劑為丙酮,使用量為石墨烯材料質(zhì)量的80倍。
第二溶劑為丙酮，使用量為硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的80倍。
實(shí)施例三
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至140℃，反應(yīng)20h，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、sbs、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度200℃，螺桿旋轉(zhuǎn)180r/min；
（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
具體配方如下：
hdpe70
sbs12
poe17
填料4
硬脂酸3
改性石墨烯7
內(nèi)脫模劑2
抗氧化劑2。
所述填料選擇為硅灰石。
所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
所述內(nèi)脫模劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
第一有機(jī)溶劑為乙酸乙酯,使用量為石墨烯材料質(zhì)量的100倍。
第二溶劑為乙酸乙酯，使用量為硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的100倍。
實(shí)施例四
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至160℃，反應(yīng)16h，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、hdpe-g-mah、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度210℃，螺桿旋轉(zhuǎn)220r/min；
（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
具體配方如下：
hdpe50
hdpe-g-mah20
poe18
改性石墨烯8
填料4
內(nèi)脫模劑4
抗氧化劑3。
所述填料為硅灰石。
所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷。
第一有機(jī)溶劑為乙酸丁酯，溶劑使用量為石墨烯材料質(zhì)量的140倍。
第二溶劑為乙酸丁酯，溶劑使用量為硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的140倍。
所述內(nèi)脫模劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
實(shí)施例五
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至170℃，反應(yīng)14h，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、hdpe-g-mah、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度220℃，螺桿旋轉(zhuǎn)260r/min；
（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
具體配方如下：
hdpe55
hdpe-g-mah25
poe19
填料5
硬脂酸
改性石墨烯9
內(nèi)脫模劑4
抗氧化劑4。
所述填料為玻璃空心微珠。
所述硅烷偶聯(lián)劑為丁基三乙氧基硅烷。
所述內(nèi)脫模劑為乙撐雙硬脂酸酰胺
第一有機(jī)溶劑為丙酮，溶劑使用量為石墨烯材料質(zhì)量的160倍。
第二溶劑為丙酮，溶劑使用量為硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的160倍。
實(shí)施例六
變速器滑塊材料石墨烯改性聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：
（1）、將石墨烯均勻分散于第一有機(jī)溶劑中，得到石墨烯分散液；
（2）、將硅烷偶聯(lián)劑均勻分散于第二有機(jī)溶劑中，得到偶聯(lián)劑分散液；
（3）、將所述石墨烯分散液與偶聯(lián)劑分散液混合，攪拌，惰性氣體保護(hù)下加熱至180℃，反應(yīng)12h，真空干燥除去有機(jī)溶劑，洗滌，得到改性石墨烯；
（4）、將hdpe、hdpe-g-mah、poe、填料、硬脂酸以及所述改性石墨烯混合均勻，通過雙螺桿擠出機(jī)造粒，制成塑料母粒；擠出造粒溫度230℃，螺桿旋轉(zhuǎn)300r/min；
（5）、將所述塑料母粒通過注塑的方式制成變速器滑塊。
具體配方如下：
hdpe50
hdpe-g-mah30
poe20
填料5
硬脂酸5
改性石墨烯10
內(nèi)脫模劑5
抗氧化劑5。
所述填料為玻璃空心微珠。
所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述內(nèi)脫模劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
第一有機(jī)溶劑為四氫呋喃，溶劑使用量為石墨烯材料質(zhì)量的200倍。
第二溶劑為四氫呋喃，溶劑使用量為硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量的200倍。