本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于給水管道的復(fù)合材料，尤其涉及一種石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料、其制法與應(yīng)用，屬于石墨烯納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯(graphene)是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，單層石墨烯厚度僅有0.34nm，它既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。另外它還非常的致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無(wú)法穿透。這些特征使得它非常適合作為防腐涂料、復(fù)合增強(qiáng)材料以及透明電子產(chǎn)品等的填料。
碳納米管自上世界初被日本科學(xué)家發(fā)明以來(lái)，以其在電學(xué)，力學(xué)，生物學(xué)等方面獨(dú)特的性能備受大家的矚目，但是在長(zhǎng)達(dá)近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里碳納米管技術(shù)發(fā)展非常緩慢，這主要是碳納米管上基團(tuán)較少，化學(xué)活性較低，很難與其它材料進(jìn)行復(fù)合，這嚴(yán)重阻礙了碳納米管的發(fā)展。自從上世紀(jì)末期開(kāi)始，碳納米管技術(shù)發(fā)展非常迅速，在其功能化方面很多科學(xué)家做了大量的工作，取得了不錯(cuò)進(jìn)展，目前碳納米管在纖維制品、人工肌肉、醫(yī)藥載體、傳感器、電學(xué)材料等方面已經(jīng)取得了非常不錯(cuò)的成績(jī)。
石墨烯和碳納米管做為碳家族成員中的明星材料，由于其獨(dú)特的性能，備受各國(guó)研究人員的重視，但是它們都面臨一個(gè)同樣的發(fā)展難題，那就是難于分散，化學(xué)活性低，界面結(jié)合力差，這嚴(yán)重阻礙了它們的發(fā)展。目前不管是石墨烯材料還是碳納米管材料，它們?cè)诰酆衔镏械膹?fù)合技術(shù)主要以化學(xué)共價(jià)改性聚合為主，該復(fù)合技術(shù)是通過(guò)對(duì)石墨烯或者碳納米管進(jìn)行功能化處理，形成功能化石墨烯或者碳納米管，功能化石墨烯或者碳納米管表面所擁有的官能團(tuán)與聚合物鏈段上的活性基團(tuán)發(fā)生的酯化反應(yīng)，并與聚合物鏈端的相應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，從而形成改性的復(fù)合材料，這種方法由于涉及的化學(xué)過(guò)程繁瑣，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，復(fù)合材料的性能穩(wěn)定性較差，目前基本處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段，規(guī)模化生產(chǎn)成品的條件還不太成熟。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料、其制法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法，其包括：
提供石墨烯/碳納米管復(fù)合材料；
將所述石墨烯/碳納米管復(fù)合材料、pvc樹(shù)脂、有機(jī)錫、氯化聚乙烯、硬脂酸、白油、鈦白粉以及鈣粉加入第一溶劑中混合均勻，形成石墨烯/碳納米管/pvc混合材料，之后干燥，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料。
作為優(yōu)選方案之一，所述制備方法包括：將按照重量份計(jì)算的pvc樹(shù)脂100份、石墨烯/碳納米管復(fù)合材料15～35份、有機(jī)錫3～5份、氯化聚乙烯5～8份、硬脂酸0～2份、白油0～2份、鈦白粉0～1份以及鈣粉0～20份加入到第一溶劑300～350份中，并在常溫常壓攪拌分散，形成石墨烯/碳納米管/pvc混合材料。
進(jìn)一步的，所述攪拌的速度為1500～2000r/min，時(shí)間為3～4小時(shí)。
作為優(yōu)選方案之一，所述制備方法包括：將石墨烯粉體、碳納米管、分散劑以及消泡劑加入第二溶劑中混合均勻，形成石墨烯/碳納米管復(fù)合材料。
更優(yōu)選的，所述制備方法包括：將按照重量份計(jì)算的石墨烯粉體1.5～2.5份、碳納米管1.5～2.5份、分散劑1.0～1.5份以及消泡劑1.0～2.0份加入到第二溶劑100份中，并進(jìn)行球磨，形成石墨烯/碳納米管復(fù)合材料。
進(jìn)一步的，所述球磨的溫度在50℃以下，速度為1200～1500r/min，時(shí)間為3～4小時(shí)。
作為優(yōu)選方案之一，所述石墨烯/碳納米管復(fù)合材料的濃度為1.5～2％。
作為優(yōu)選方案之一，所述干燥的溫度為75～80℃，時(shí)間為10～12小時(shí)。
優(yōu)選的，所述pvc樹(shù)脂的分子量為5～10萬(wàn)。
優(yōu)選的，所述碳納米管包括多壁碳納米管。
優(yōu)選的，所述第一溶劑包括乙醇。
優(yōu)選的，所述第二溶劑包括水，尤其優(yōu)選為去離子水。
優(yōu)選的，所述分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、改性聚氨酯和超支化丙烯酸聚合物中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
優(yōu)選的，所述消泡劑包括溶劑型改性有機(jī)硅、聚醚改性碳材料和水性改性有機(jī)硅中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了由前述方法制備的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，其包含：pvc樹(shù)脂、石墨烯粉體、碳納米管、分散劑、消泡劑、有機(jī)錫、氯化聚乙烯、硬脂酸、白油、鈦白粉以及鈣粉，所述石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為55～62mpa，常溫抗沖擊強(qiáng)度為176～186kj/m2，低溫抗沖擊強(qiáng)度為176～188kj/m2。
作為優(yōu)選方案之一，所述復(fù)合材料包含按照重量份數(shù)計(jì)算的如下組份：pvc樹(shù)脂100份、石墨烯粉體1.5～2.5份、碳納米管1.5～2.5份、分散劑1.0～1.5份、消泡劑1.0～2.0份、有機(jī)錫3～5份、氯化聚乙烯5～8份、硬脂酸0～2份、白油0～2份、鈦白粉0～1份以及鈣粉0～20份。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料于制備給水管道中的用途。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：
1)本發(fā)明提供的制備方法采用的石墨烯為薄層石墨烯，品質(zhì)穩(wěn)定，技術(shù)成熟并且相對(duì)易于制得，碳納米管為多壁碳納米管，比表面積大，制備技術(shù)較為完備，價(jià)格便宜，得到的水系石墨烯/碳納米管復(fù)合材料尺寸為納米級(jí)，可以穩(wěn)定儲(chǔ)存6個(gè)月以上不沉降，即取即用，可以提前準(zhǔn)備漿料以便于規(guī)?；a(chǎn)，并且溶劑為無(wú)毒無(wú)害的去離子水，環(huán)境友好；
2)本發(fā)明提供的制備方法把石墨烯和碳納米管二者配合起來(lái)使用，形成石墨烯/碳納米管協(xié)同改性復(fù)合材料，充分發(fā)揮二維材料石墨烯在力學(xué)、電學(xué)、防腐和熱學(xué)等方面的性能，同時(shí)也發(fā)揮碳納米管的“骨架”作用，使石墨烯和碳納米管形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以解決二者分散難的問(wèn)題，使得它們優(yōu)異的性能得以充分發(fā)揮出來(lái)；
3)本發(fā)明提供的制備方法將石墨烯/碳納米管復(fù)合材料采用乙醇與pvc樹(shù)脂濕法共混，通過(guò)高速攪拌分散機(jī)充分分散，在此過(guò)程中溶劑乙醇逐漸揮發(fā)，石墨烯/碳納米管復(fù)合材料可以均勻的包覆在pvc樹(shù)脂表面，從而使石墨烯/碳納米管與pvc樹(shù)脂充分混合，烘干即可獲得石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料。相比于石墨烯粉體或者碳納米管與pvc樹(shù)脂干混因密度差異帶來(lái)的混合不均，由于分散劑的錨定作用，乙醇的濕潤(rùn)性及高沸點(diǎn)介質(zhì)白油的存在，可以使石墨烯/碳納米管復(fù)合材料更好的粘附在pvc樹(shù)脂上，從而對(duì)pvc樹(shù)脂形成包裹效應(yīng)，使得石墨烯/碳納米管復(fù)合材料與pvc樹(shù)脂充分混合；
4)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，所獲石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的力學(xué)、低溫冷脆性、耐候及抗老化等性能提升顯著，便于工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案。如下將對(duì)該技術(shù)方案、其實(shí)施過(guò)程及原理等作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面提供了一種石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法，其包括：
提供石墨烯/碳納米管復(fù)合材料；
將所述石墨烯/碳納米管復(fù)合材料、pvc樹(shù)脂、有機(jī)錫、氯化聚乙烯(cpe)、硬脂酸、白油、鈦白粉以及鈣粉加入第一溶劑中混合均勻，形成石墨烯/碳納米管/pvc混合材料，之后干燥，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料。
作為優(yōu)選方案之一，所述制備方法包括：將按照重量份計(jì)算的pvc樹(shù)脂100份、石墨烯/碳納米管復(fù)合材料15～35份、有機(jī)錫3～5份、氯化聚乙烯(cpe)5～8份、硬脂酸0～2份、白油0～2份、鈦白粉0～1份以及鈣粉0～20份加入到第一溶劑300～350份中，并在常溫常壓攪拌分散，形成石墨烯/碳納米管/pvc混合材料。
進(jìn)一步的，所述攪拌的速度為1500～2000r/min，時(shí)間為3～4小時(shí)。
作為優(yōu)選方案之一，所述制備方法包括：將石墨烯粉體、碳納米管、分散劑以及消泡劑加入第二溶劑中混合均勻，形成石墨烯/碳納米管復(fù)合材料。
更優(yōu)選的，所述制備方法包括：將按照重量份計(jì)算的石墨烯粉體1.5～2.5份、碳納米管1.5～2.5份、分散劑1.0～1.5份以及消泡劑1.0～2.0份加入到第二溶劑100份中，并進(jìn)行球磨，形成石墨烯/碳納米管復(fù)合材料。
優(yōu)選的，所述碳納米管包括多壁碳納米管。
優(yōu)選的，所述第二溶劑包括水，尤其優(yōu)選為去離子水。
進(jìn)一步的，所述球磨的溫度在50℃以下，速度為1200～1500r/min，時(shí)間為3～4小時(shí)。
作為優(yōu)選方案之一，所述石墨烯/碳納米管復(fù)合材料的濃度為1.5～2％。
本發(fā)明的制備方法采用的石墨烯為薄層石墨烯，品質(zhì)穩(wěn)定，技術(shù)成熟并且相對(duì)易于制得，碳納米管為多壁碳納米管，比表面積大，制備技術(shù)較為完備，價(jià)格便宜，只要添加適量去離子水和分散劑將二者混合，采用渦輪磨砂機(jī)研磨3～4小時(shí)，即可得到尺寸為納米級(jí)的水系石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料，研磨后的高濃度石墨烯碳納米管復(fù)合漿料可以穩(wěn)定儲(chǔ)存6個(gè)月以上不沉降，即取即用，可以提前準(zhǔn)備漿料以便于規(guī)?；a(chǎn)，并且溶劑為無(wú)毒無(wú)害的去離子水，環(huán)境友好。
石墨烯是一種新型二維碳素納米材料，雖然具有很多優(yōu)異的性能，但未經(jīng)改性處理的石墨烯因?yàn)楸砻娉识栊裕y以與聚合物基體進(jìn)行有效復(fù)合，加之石墨烯容易團(tuán)聚，這二者是影響復(fù)合材料制備的兩個(gè)關(guān)鍵因素，從而也制約了石墨烯優(yōu)異的性能在復(fù)合材料中的發(fā)揮，阻礙了石墨烯材料產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，本發(fā)明提供的制備方法把石墨烯和碳納米管二者配合起來(lái)使用，形成石墨烯/碳納米管協(xié)同改性復(fù)合材料，充分發(fā)揮二維材料石墨烯在力學(xué)、電學(xué)、防腐和熱學(xué)等方面的性能，同時(shí)也發(fā)揮碳納米管的“骨架”作用，使石墨烯和碳納米管形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以解決二者分散難的問(wèn)題，使得它們優(yōu)異的性能得以充分發(fā)揮出來(lái)。
作為優(yōu)選方案之一，所述干燥的溫度為75～80℃，時(shí)間為10～12小時(shí)。
優(yōu)選的，所述pvc樹(shù)脂的分子量為5～10萬(wàn)。
優(yōu)選的，所述第一溶劑包括乙醇。
優(yōu)選的，所述分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、改性聚氨酯和超支化丙烯酸聚合物中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
優(yōu)選的，所述消泡劑包括溶劑型改性有機(jī)硅、聚醚改性碳材料和水性改性有機(jī)硅中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
其中，作為更為優(yōu)選的實(shí)施案例之一，所述制備方法具體包括如下步驟：
1)取100重量份的去離子水、1.5～2.5重量份的石墨烯粉體、1.5～2.5重量份的多壁碳納米管、1.0～1.5重量份的分散劑、1.0～2.0重量份的消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，常溫下球磨3～4小時(shí)，制備得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、300～350重量份的乙醇、15～35重量份的步驟1)所得的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3～5重量份的有機(jī)錫、5～8重量份的cpe、0～2重量份的硬脂酸、0～2重量份的白油、0～1重量份的鈦白粉、0～20重量份的鈣粉，在常溫常壓下攪拌分散3～4小時(shí)，制備得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
3)將步驟2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中烘干10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料。
藉由上述技術(shù)方案，本發(fā)明將石墨烯/碳納米管復(fù)合材料采用乙醇與pvc樹(shù)脂濕法共混，通過(guò)高速攪拌分散機(jī)充分分散，在此過(guò)程中溶劑乙醇逐漸揮發(fā)，石墨烯/碳納米管復(fù)合材料可以均勻的包覆在pvc樹(shù)脂表面，從而使石墨烯/碳納米管與pvc樹(shù)脂充分混合，烘干即可獲得石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料。相比于石墨烯粉體或者碳納米管與pvc樹(shù)脂干混因密度差異帶來(lái)的混合不均，由于分散劑的錨定作用，乙醇的濕潤(rùn)性及高沸點(diǎn)介質(zhì)白油的存在，可以使石墨烯/碳納米管復(fù)合材料更好的粘附在pvc樹(shù)脂上，從而對(duì)pvc樹(shù)脂形成包裹效應(yīng)，使得石墨烯/碳納米管復(fù)合材料與pvc樹(shù)脂充分混合。
本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面提供了由前述方法制備的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，其包含：pvc樹(shù)脂、石墨烯粉體、碳納米管、分散劑、消泡劑、有機(jī)錫、氯化聚乙烯、硬脂酸、白油、鈦白粉以及鈣粉，所述石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為55～62mpa，與現(xiàn)有材料的性能相比，其性能提升了25.0％～43.2％，常溫抗沖擊強(qiáng)度為176～186kj/m2，與現(xiàn)有材料的性能相比，其性能提升了8.6％～12.3％，低溫抗沖擊強(qiáng)度為176～188kj/m2，與現(xiàn)有材料的性能相比，其性能提升了8.6％～15.3％。
作為優(yōu)選方案之一，所述復(fù)合材料包含按照重量份數(shù)計(jì)算的如下組分：pvc樹(shù)脂100份、石墨烯粉體1.5～2.5份、碳納米管1.5～2.5份、分散劑1.0～1.5份、消泡劑1.0～2.0份、有機(jī)錫3～5份、氯化聚乙烯5～8份、硬脂酸0～2份、白油0～2份、鈦白粉0～1份以及鈣粉0～20份。
優(yōu)選的，所述pvc樹(shù)脂的分子量為5～10萬(wàn)。
優(yōu)選的，所述碳納米管包括多壁碳納米管。
優(yōu)選的，所述分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、改性聚氨酯和超支化丙烯酸聚合物中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
優(yōu)選的，所述消泡劑包括溶劑型改性有機(jī)硅、聚醚改性碳材料和水性改性有機(jī)硅中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
本發(fā)明所獲石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的力學(xué)、低溫冷脆性、耐候及抗老化等性能提升顯著，便于工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料于制備給水管道中的用途。
以下通過(guò)若干實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。然而，所選的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、1.5重量份的石墨烯粉體、1.5重量份的多壁碳納米管、1.0重量份的改性聚氨酯分散劑、1.0重量份的溶劑型改性有機(jī)硅消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1200r/min，研磨3小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、300重量份的乙醇、15重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3重量份的有機(jī)錫、7重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、2重量份的白油、1重量份的鈦白粉以及15重量份的鈣粉，在常溫常壓下，于1500r/min攪拌分散3小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
對(duì)照例1
與實(shí)施例1基本相同，但步驟1)中未采用石墨烯粉體。該對(duì)照例1所獲碳納米管改性pvc復(fù)合材料的各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、2.5重量份的石墨烯粉體、2.5重量份的多壁碳納米管、1.5量份的十二烷基苯磺酸鈉分散劑、1.5重量份的聚醚類(lèi)改性碳材料消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1200r/min，研磨3小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、350重量份的乙醇、35重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、4重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、1重量份的硬脂酸、2重量份的白油、0.5重量份的鈦白粉以及20重量份的鈣粉，在常溫常壓下，于2000r/min攪拌分散3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
對(duì)照例2
與實(shí)施例2基本相同，但步驟1)中未采用多壁碳納米管。該對(duì)照例2所獲石墨烯改性pvc復(fù)合材料的各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、2.0重量份的石墨烯粉體、2.0重量份的多壁碳納米管、1.2重量份的超支化丙烯酸聚合物分散劑、1.5重量份的水性改性有機(jī)硅消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1300r/min，研磨3小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、350重量份的乙醇、35重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、2重量份的白油、1重量份的鈦白粉以及20重量份的鈣粉，在常溫常壓下,攪拌速度為2000r/min,攪拌分散4小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于75℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
對(duì)照例3
取32.7重量份的去離子水、0.65重量份的石墨烯粉體、0.65重量份的多壁碳納米管、0.49重量份的超支化丙烯酸聚合物分散劑、0.49重量份的水性改性有機(jī)硅消泡劑、100重量份的pvc樹(shù)脂、350重量份的乙醇、3重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、2重量份的白油、1重量份的鈦白粉以及20重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為2000r/min，攪拌分散4小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；之后將所述石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管改性pvc復(fù)合材料，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例4
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、2重量份的石墨烯粉體、2重量份的多壁碳納米管、1.5重量份的改性聚氨酯分散劑、2重量份的溶劑型改性有機(jī)硅消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1500r/min，研磨3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、300重量份的乙醇、25重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3重量份的有機(jī)錫、7重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、1重量份的白油、0重量份的鈦白粉以及15重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為2000r/min，分散3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
對(duì)照例4
與實(shí)施例4基本相同，但步驟2)中采用300重量份的丙酮替代了300重量份的乙醇。該對(duì)照例4所獲石墨烯/碳納米管改性pvc復(fù)合材料的各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例5
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、2重量份的石墨烯粉體、2重量份的多壁碳納米管、1.5重量份的十二烷基苯磺酸鈉分散劑、2重量份的聚醚類(lèi)改性碳材料消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1500r/min，研磨3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、350重量份的乙醇、25重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、5重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、2重量份的白油、1.0重量份的鈦白粉以及20重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為1800r/min，攪拌分散3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
對(duì)照例5
與實(shí)施例5基本相同，但步驟1)中未采用1.5重量份的十二烷基苯磺酸鈉分散劑。該對(duì)照例5所獲石墨烯/碳納米管改性pvc復(fù)合材料的各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例6
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、1.5重量份的石墨烯粉體、1.5重量份的多壁碳納米管、1.0重量份的超支化丙烯酸聚合物分散劑、2.0重量份的水性改性有機(jī)硅消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1500r/min，研磨3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、350重量份的乙醇、35重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、1重量份的白油、1重量份的鈦白粉以及20重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為2000r/min,攪拌分散4小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例7
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、2.5重量份的石墨烯粉體、2.5重量份的多壁碳納米管、1.5重量份的改性聚氨酯分散劑、2重量份的溶劑型改性有機(jī)硅消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1500r/min，研磨4小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、300重量份的乙醇、35重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3重量份的有機(jī)錫、5重量份的cpe、0重量份的硬脂酸、0重量份的白油、1重量份的鈦白粉以及15重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為2000r/min，分散3小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例8
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、1.5重量份的石墨烯粉體、1.5重量份的多壁碳納米管、1.0重量份的十二烷基苯磺酸鈉分散劑、2重量份的聚醚類(lèi)改性碳材料消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1500r/min，研磨3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、320重量份的乙醇、35重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、4重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、2重量份的白油、1.0重量份的鈦白粉以及20重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為2000r/min，攪拌分散3.5小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于80℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
實(shí)施例9
本實(shí)施例的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：
(1)取100重量份的去離子水、2.5重量份的石墨烯粉體、2.5重量份的多壁碳納米管、1.5重量份的超支化丙烯酸聚合物分散劑、2.0重量份的水性改性有機(jī)硅消泡劑，放入密閉的球磨機(jī)中球磨，溫度控制在50℃以下，研磨速度為1500r/min，研磨4小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料；
(2)取100重量份的pvc樹(shù)脂、350重量份的乙醇、35重量份的步驟(1)所得的高濃度石墨烯/碳納米管復(fù)合漿料、3重量份的有機(jī)錫、8重量份的cpe、2重量份的硬脂酸、2重量份的白油、1重量份的鈦白粉以及0重量份的鈣粉，在常溫常壓下，攪拌速度為2000r/min,攪拌分散4小時(shí)，得到高濃度的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料；
(3)將步驟(2)所得的石墨烯/碳納米管/pvc混合物料平鋪攤開(kāi)，在真空干燥箱中于78℃烘10～12小時(shí)，獲得無(wú)任何溶劑的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試，其各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1所示。
表1未改性pvc與石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)對(duì)照表
本測(cè)試使用的儀器拉升強(qiáng)度采用美國(guó)instron4456型電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)，沖擊強(qiáng)度采用意大利ceast6545沖擊試驗(yàn)機(jī)。
從上表可以看出，相比于對(duì)照例1-5中的未改性pvc，實(shí)施例1-實(shí)例9所獲石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料在常溫下拉伸強(qiáng)度可提高25.0％～43.2％，常溫下抗沖擊強(qiáng)度可提高8.6％～12.3％，低溫(-5℃)抗沖擊強(qiáng)度可提高8.6％～15.3％，通過(guò)uv老化測(cè)試，經(jīng)石墨烯/碳納米管協(xié)同改性的pvc復(fù)合材料抗老化時(shí)間比未改性的提高了一倍以上。
綜上所述，藉由本發(fā)明的上述技術(shù)方案獲得的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料的力學(xué)、低溫冷脆性、耐候及抗老化等性能提升顯著，便于工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)。
此外，本案發(fā)明人還參照實(shí)施例1-實(shí)施例9的方式，以本說(shuō)明書(shū)中列出的其它原料和條件等進(jìn)行了試驗(yàn)，并同樣制得了具有優(yōu)異力學(xué)性能的石墨烯/碳納米管協(xié)同改性pvc復(fù)合材料。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。