[00708323]纳米石墨烯/聚丙烯自增强管材的制备

1、项目主要技术内容：由于聚丙烯聚集体结构中无定形部分的存在，使得材料的强度及耐磨性较差，制得的管材强度不足、耐压性和耐磨性较差，大大限制了其应用范围。针对以上问题，该项目利用石墨烯独特的蜂巢状二维单原子层结构对聚丙烯材料改性，研究熔融-牵伸-淬冷工艺，将材料结构设计和熔融共混工艺相结合，诱导纳米石墨烯在聚合物基体中的分散和定向排列，同时将取向的聚合物分子链从内部收集起来，起到内部“发卡”作用，将聚丙烯材料中的无定形部分“扎结”在一起，使聚丙烯材料中薄弱的无定形部分能共同承载，从而大幅度提高材料的强度、耐磨性等力学性能，使得少量纳米粒子就可以发挥增强作用，得到力学性能优良、耐磨性能好和抗蠕变性能佳的纳米石墨烯/聚丙烯复合材料。与普通聚丙烯材料相比，纳米石墨烯/聚丙烯复合材料的拉伸强度提高了20％，体积磨损降低47％，摩擦系数降低33％，磨痕宽度也减小45％，增强效果明显。在此基础上，该项目进一步将纳米石墨烯增强聚丙烯复合材料应用于管材生产，结合聚丙烯管材实际加工生产过程和工艺特点，将石墨烯增强聚合物与聚合物自增强相结合，得到力学性能优良、耐磨性好和抗蠕变性佳的纳米石墨烯/聚丙烯自增强管材。与普通PP-R管材相比，该项目产品的耐压性可提高30％，耐磨性可提高40％，具有更强稳定性、更广的应用领域以及更长的使用寿命。 2、知识产权情况：项目拥有核心自主知识产权，获得发明专利授权4件，其中核心专利“一种含石墨烯的增强耐磨材料组合物、增强耐磨材料及制法”分别获得广东省专利优秀奖和佛山市专利优秀奖。 3、技术经济指标：项目产品的各项基该项目符合国标GB/T 18742.2-2002《冷热使用聚丙烯管道系统第2部分：管材》要求，而且静液压强度还远高于标准要求，管材的强度及耐压性大大提高，此外，管材的耐磨性良好。 4、应用推广及效益情况：该项目已成功实现成果转化。公司共建有PP-R管材生产线60条，以上设备通过模具改造和工艺调整均可用于石墨烯增强PPR管道系统的生产，可生产DN 20-160多种规格的PP-R管道系列产品，几乎涵盖了PPR管材和管件的所有规格；完成了PP-R管材专用模具、专用配套产品等的设计与开发，实现了石墨烯增强PPR管材和管件的规模化生产，除可用于普通冷热水输送系统领域外，还可用于建筑、矿山、工农业等领域的液体和固液混和物输送，应用范围进一步扩大。项目产品自推广以来，一直受到用户的青睐，提升用户在同行中的竞争力，为用户带来良好经济效益，如天津市津电管网安装工程有限公司、太原纳维亚建筑装饰有限公司、重庆市美德斯建材有限公司等。近三年，项目已实现销售额65519.04万元，利润9065.81万元，税收3507.43万元，为公司带来了良好的经济效益。