阅读说明：本技术 一种表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料及制备方法 (Polyethylene conductive composite material with graphene grafted on surface and preparation method thereof ) 是由 黄燕 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及聚乙烯材料技术领域,且公开了一种表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料,由于羧基化石墨烯表面含有大量的羧基,可以加快与炔丙醇的酯化反应速率,从而引入更丰富的炔基,得到炔基化石墨烯,同时通过炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯,进行准确高效的炔-点击化反应,得到了表面接枝多孔氧化石墨烯的聚乙烯导电聚合物,通过化学接枝的方式引入了石墨烯,使石墨烯在聚乙烯基体中具有良好的分散性,解决了纳米石墨烯的团聚问题,并且高度分散的石墨烯在聚乙烯膜中形成三维导电网络,提高了材料的导电性能和抗静电性,同时机械性能优异的石墨烯对聚乙烯的拉伸强度等力学性能有很大的提升。(The invention relates to the technical field of polyethylene materials, and discloses a polyethylene conductive composite material with a surface grafted with graphene, because the surface of the carboxylated graphene contains a large amount of carboxyl, the esterification reaction rate with the propargyl alcohol can be accelerated, thereby introducing richer alkynyl to obtain alkynyl graphene, simultaneously carrying out accurate and efficient alkyne-click reaction through the alkynyl graphene and terminal azido polyethylene to obtain the polyethylene conducting polymer with the surface grafted with the porous graphene oxide, the graphene is introduced in a chemical grafting mode, so that the graphene has good dispersibility in a polyethylene matrix, the problem of agglomeration of the nano graphene is solved, and the highly dispersed graphene forms a three-dimensional conductive network in the polyethylene film, so that the conductivity and the antistatic property of the material are improved, meanwhile, the mechanical properties of the graphene with excellent mechanical properties, such as tensile strength and the like, of the polyethylene are greatly improved.)

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料，所述一种表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料制备方法如下：

(1)将氧化石墨烯用盐酸处理，再进行快速加热与剥离，得到羧基化石墨烯；

(2)将羧基化石墨烯加入N,N-二甲基酰胺中，超声分散，再加入丙炔醇，搅拌均匀后，加入N,N'-二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，四者的质量比为10:15-25:500-600:25-50，在25-35℃下水浴反应20-30h，离心洗涤，真空干燥，得到炔基化石墨烯；

(3)以乙烯气体和二乙基锌作为反应物，吡啶二亚胺铁作为催化剂，甲基铝烷作为助催化剂，于聚合反应釜中，聚合反应釜包括反应釜本体，反应釜本体固定连接有夹套，反应釜本体固定连接有加热层，反应釜本体设置有连接器，反应釜本体与进气口固定连接，进气口固定连接有设孔进气管，反应釜本体与进料口固定连接，进料口固定连接有进料管，反应釜本体固定连接有出料口，反应釜本体与出气口固定连接，反应釜本体固定连接有电机，电机通过搅拌杆固定连接有上层搅拌器与下层搅拌齿轮，下层搅拌齿轮活动连接有纵向搅拌齿轮，进行反应，制得端羟基聚乙烯；

(4)以端羟基聚乙烯、对甲苯磺酰氯和叠氮化钠作为反应物，正丁基锂作为催化剂，进行反应，制得端叠氮基聚乙烯；

(5)将炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯加入N,N二甲基酰胺溶剂中，再加入硫酸亚铜和抗坏血酸钠，四者的质量比为100:2-5:0.1-0.25:0.15-0.4，加热反应，反应温度为60-80℃，搅拌反应时间为24-48h，离心分离纯化，产物倒入聚四氟乙烯模具中，真空脱泡并固化，得到表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料。

实施例1

(1)将氧化石墨烯用盐酸处理，再进行快速加热与剥离，得到羧基化石墨烯；

(2)将羧基化石墨烯加入N,N-二甲基酰胺中，超声分散，再加入丙炔醇，搅拌均匀后，加入N,N'-二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，四者的质量比为10:15:500:25，在25℃下水浴反应20h，离心洗涤，真空干燥，得到炔基化石墨烯；

(3)以乙烯气体和二乙基锌作为反应物，吡啶二亚胺铁作为催化剂，甲基铝烷作为助催化剂，于聚合反应釜中，聚合反应釜包括反应釜本体，反应釜本体固定连接有夹套，反应釜本体固定连接有加热层，反应釜本体设置有连接器，反应釜本体与进气口固定连接，进气口固定连接有设孔进气管，反应釜本体与进料口固定连接，进料口固定连接有进料管，反应釜本体固定连接有出料口，反应釜本体与出气口固定连接，反应釜本体固定连接有电机，电机通过搅拌杆固定连接有上层搅拌器与下层搅拌齿轮，下层搅拌齿轮活动连接有纵向搅拌齿轮，进行反应，制得端羟基聚乙烯；

(4)以端羟基聚乙烯、对甲苯磺酰氯和叠氮化钠作为反应物，正丁基锂作为催化剂，进行反应，制得端叠氮基聚乙烯；

(5)将炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯加入N,N二甲基酰胺溶剂中，再加入硫酸亚铜和抗坏血酸钠，四者的质量比为100:2:0.1:0.15，加热反应，反应温度为60℃，搅拌反应时间为24h，离心分离纯化，产物倒入聚四氟乙烯模具中，真空脱泡并固化，得到表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料。

实施例2

(1)将氧化石墨烯用盐酸处理，再进行快速加热与剥离，得到羧基化石墨烯；

(2)将羧基化石墨烯加入N,N-二甲基酰胺中，超声分散，再加入丙炔醇，搅拌均匀后，加入N,N'-二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，四者的质量比为10:20:550:40，在30℃下水浴反应24h，离心洗涤，真空干燥，得到炔基化石墨烯；

(3)以乙烯气体和二乙基锌作为反应物，吡啶二亚胺铁作为催化剂，甲基铝烷作为助催化剂，于聚合反应釜中，聚合反应釜包括反应釜本体，反应釜本体固定连接有夹套，反应釜本体固定连接有加热层，反应釜本体设置有连接器，反应釜本体与进气口固定连接，进气口固定连接有设孔进气管，反应釜本体与进料口固定连接，进料口固定连接有进料管，反应釜本体固定连接有出料口，反应釜本体与出气口固定连接，反应釜本体固定连接有电机，电机通过搅拌杆固定连接有上层搅拌器与下层搅拌齿轮，下层搅拌齿轮活动连接有纵向搅拌齿轮，进行反应，制得端羟基聚乙烯；

(4)以端羟基聚乙烯、对甲苯磺酰氯和叠氮化钠作为反应物，正丁基锂作为催化剂，进行反应，制得端叠氮基聚乙烯；

(5)将炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯加入N,N二甲基酰胺溶剂中，再加入硫酸亚铜和抗坏血酸钠，四者的质量比为100:4:0.2:0.3，加热反应，反应温度为70℃，搅拌反应时间为36h，离心分离纯化，产物倒入聚四氟乙烯模具中，真空脱泡并固化，得到表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料。

实施例3

(1)将氧化石墨烯用盐酸处理，再进行快速加热与剥离，得到羧基化石墨烯；

(2)将羧基化石墨烯加入N,N-二甲基酰胺中，超声分散，再加入丙炔醇，搅拌均匀后，加入N,N'-二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，四者的质量比为10:20:520:28，在25℃下水浴反应28h，离心洗涤，真空干燥，得到炔基化石墨烯；

(3)以乙烯气体和二乙基锌作为反应物，吡啶二亚胺铁作为催化剂，甲基铝烷作为助催化剂，于聚合反应釜中，聚合反应釜包括反应釜本体，反应釜本体固定连接有夹套，反应釜本体固定连接有加热层，反应釜本体设置有连接器，反应釜本体与进气口固定连接，进气口固定连接有设孔进气管，反应釜本体与进料口固定连接，进料口固定连接有进料管，反应釜本体固定连接有出料口，反应釜本体与出气口固定连接，反应釜本体固定连接有电机，电机通过搅拌杆固定连接有上层搅拌器与下层搅拌齿轮，下层搅拌齿轮活动连接有纵向搅拌齿轮，进行反应，制得端羟基聚乙烯；

(4)以端羟基聚乙烯、对甲苯磺酰氯和叠氮化钠作为反应物，正丁基锂作为催化剂，进行反应，制得端叠氮基聚乙烯；

(5)将炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯加入N,N二甲基酰胺溶剂中，再加入硫酸亚铜和抗坏血酸钠，四者的质量比为100:3:0.15:0.2，加热反应，反应温度为65℃，搅拌反应时间为30h，离心分离纯化，产物倒入聚四氟乙烯模具中，真空脱泡并固化，得到表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料。

实施例4

(1)将氧化石墨烯用盐酸处理，再进行快速加热与剥离，得到羧基化石墨烯；

(2)将羧基化石墨烯加入N,N-二甲基酰胺中，超声分散，再加入丙炔醇，搅拌均匀后，加入N,N'-二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，四者的质量比为10:25:600:50，在35℃下水浴反应30h，离心洗涤，真空干燥，得到炔基化石墨烯；

(3)以乙烯气体和二乙基锌作为反应物，吡啶二亚胺铁作为催化剂，甲基铝烷作为助催化剂，于聚合反应釜中，聚合反应釜包括反应釜本体，反应釜本体固定连接有夹套，反应釜本体固定连接有加热层，反应釜本体设置有连接器，反应釜本体与进气口固定连接，进气口固定连接有设孔进气管，反应釜本体与进料口固定连接，进料口固定连接有进料管，反应釜本体固定连接有出料口，反应釜本体与出气口固定连接，反应釜本体固定连接有电机，电机通过搅拌杆固定连接有上层搅拌器与下层搅拌齿轮，下层搅拌齿轮活动连接有纵向搅拌齿轮，进行反应，制得端羟基聚乙烯；

(4)以端羟基聚乙烯、对甲苯磺酰氯和叠氮化钠作为反应物，正丁基锂作为催化剂，进行反应，制得端叠氮基聚乙烯；

(5)将炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯加入N,N二甲基酰胺溶剂中，再加入硫酸亚铜和抗坏血酸钠，四者的质量比为100:5:0.25:0.4，加热反应，反应温度为80℃，搅拌反应时间为48h，离心分离纯化，产物倒入聚四氟乙烯模具中，真空脱泡并固化，得到表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料。

对比例1

(1)将氧化石墨烯用盐酸处理，再进行快速加热与剥离，得到羧基化石墨烯；

(2)将羧基化石墨烯加入N,N-二甲基酰胺中，超声分散，再加入丙炔醇，搅拌均匀后，加入N,N'-二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶，四者的质量比为10:5:300:10，在25℃下水浴反应20h，离心洗涤，真空干燥，得到炔基化石墨烯；

(3)以乙烯气体和二乙基锌作为反应物，吡啶二亚胺铁作为催化剂，甲基铝烷作为助催化剂，于聚合反应釜中，聚合反应釜包括反应釜本体，反应釜本体固定连接有夹套，反应釜本体固定连接有加热层，反应釜本体设置有连接器，反应釜本体与进气口固定连接，进气口固定连接有设孔进气管，反应釜本体与进料口固定连接，进料口固定连接有进料管，反应釜本体固定连接有出料口，反应釜本体与出气口固定连接，反应釜本体固定连接有电机，电机通过搅拌杆固定连接有上层搅拌器与下层搅拌齿轮，下层搅拌齿轮活动连接有纵向搅拌齿轮，进行反应，制得端羟基聚乙烯；

(4)以端羟基聚乙烯、对甲苯磺酰氯和叠氮化钠作为反应物，正丁基锂作为催化剂，进行反应，制得端叠氮基聚乙烯；

(5)将炔基化石墨烯与端叠氮基聚乙烯加入N,N二甲基酰胺溶剂中，再加入硫酸亚铜和抗坏血酸钠，四者的质量比为100:0.5:0.05:0.1，加热反应，反应温度为60℃，搅拌反应时间为24h，离心分离纯化，产物倒入聚四氟乙烯模具中，真空脱泡并固化，得到表面接枝石墨烯的聚乙烯导电复合材料。

使用ZC36数字高阻计，测量实施例与对比例的体积电阻率，测试标准为GB/T37977.23-2019

使用CBW-2T微机控制电子万能试验机，测试实施例与对比例的拉伸强度，测试标准为GB/T 13525-1992。