DB13 T 5256-2020 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料通用技术规范.pdf

1、ICS 83.080.20 G 32 DB13 河北省 地方标准 DB 13/T 5256 2020 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料 通用技术规范 Technical Specification for graphene modified Conductive Polystyrene materials 2020 - 11 - 19 发布 2020 - 12 - 19 实施 河北省市场监督管理局 发布 DB13/T 5256 2020 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本标准由廊坊市市场监

2、督管理局提出。 本标准由河北省市场监督管理局归口。 本标准起草单位：新奥石墨烯技术有限公司、 新奥集团股份有限公司 。 本标准主要起草人： 张敏、苏琼、朱耀旻、李伟、李秀莉、易伟、王浩然、 刘喜荣 。 DB13/T 5256 2020 1 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料通用技术规范 1 范围 本标准规定了 石墨烯改性导电聚苯乙烯 材 料 的术语和定义、分类与命名、要求、试验方法、检验规 则、 标志、 包装、运输和贮存等。 本标准适用于具有导电性 能的石墨烯改性聚苯乙烯 (PS)颗粒状材料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

3、 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 1033.1-2008 塑料 非泡沫塑料密度的测定 第 1 部分 浸渍法、液体比重瓶法和滴定法 GB/T 1040.2-2006 塑料 拉伸性能的测定 第 2 部分：模塑和挤出塑料的试验条件 GB/T 1043.1-2008 塑料 简支梁冲击性能的测定 第 1 部分 ：非仪器化冲击试验 GB/T 1634.2 塑料 负荷变形温度的测定 第 2 部分：塑料和硬橡胶 GB/T 2547 塑料 取样方法 GB/T 2918 塑料试样状态调节和试验的标准环境 GB/T 3682.1-2018 塑料 热塑性塑料熔体质量流动

4、速率 (MFR)和熔体体积流动速率 (MVR)的测定 第 1 部分 ：标准方法 GB/T 8170 数字修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T 9341 塑料 弯曲性能的测定 GB/T 17037.1-2019 塑料 热塑性塑料材料注塑试样的 制备 第 1 部分 ：一般原理及多用途试样 和长条形试样的制备 GB/T 19466.6 塑料 差示扫描量热法 (DSC) 第 6 部分 ：氧化诱导时间 (等温 OIT)和氧化诱导温度 (动态 OIT)的测定 GB/T 26125 电子电气产品 六种限用物质 (铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚 )的测定 GB/T 31331-2014 改性塑料

5、的环保要求和标识 GB/T 31838.3 固体绝缘材料 介电和电阻特性 第 3 部分：电阻特性 (DC方法 )表面电阻和表面电 阻率 GB/T 33252 纳米技术 激光共聚焦显微拉曼光谱仪性能测试 SH/T 1541.1 热塑性塑料颗粒外观试验方法 T/CGIA 001-2018 石墨烯材料术语和代号 BS EN13900-5:2005 颜料与填料 分散方法和在塑料中分散性评估 第 5 部分：通过滤压值试验 测定 (Pigments and extenders - Methods of dispersion and assessment of dispersibility in plast

6、ics - Part 5: Determination by filter pressure value test) 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 石墨烯 graphene 每一个碳原子以 sp2杂化与三个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。 来源： T/CGIA 001-2018， 2.1，有修改 DB13/T 5256 2020 2 3.2 石墨烯材料 graphene materials， GM 由石墨烯单独或紧密堆垛而成、层数不超过 10 层的二维材料及其衍生物。 来源： T/CGIA 001-2018， 3.7，有修改 3.3 滤压值 filter p

7、ressure value 熔体挤出过 程中最大压力与开始压力之差，由带有熔体泵和前置压力传感器的滤网的挤出机测定。 滤压值大小与填料浓度、填料分散程度、聚合物基体、滤网规格以及设备等因素有关。 4 分类与命名 4.1 总则 石墨烯改性导电聚苯乙烯 材料的 命名由表示特征项目的 三 个字符组构成 ： 字符组 1 ： 石墨烯改性导电聚苯乙烯 代号， GrPS。 字符组 2 ： 推荐用途和 (或 )加工方法 (见 4.2)。 字符组 3 ： 特征性能 (见 4.3)。 位置 1 ：表面电阻率。 位置 2 ：简支梁缺口冲击强度。 位置 3 ：熔体质量流动速率。 字符组之间应用“，”隔开；如果某个 字

8、符组不用，应用两个“，”隔开。 示例 ： 某 石墨烯改性 导电 聚苯乙烯材料， 该材料 为 挤出加工 而成，并用于 电子载带， 材料 表面电阻率为 3.0 104 ， 简支梁缺口冲击强度为 9 kJ/m2， 熔体质量流动速率为 4 g/10 min， 应 命名 为 “ GrPS， ET， 020703” ，见图 1。 GrPS， ET， 020703 字符组 3：位置 3 熔体质量流动速率 字符组 3：位置 2 简支梁缺口冲击强度 字符组 3：位置 1 表面电阻率 字符组 2：挤出加工电子载带 字符组 1：代号 图 1 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的命名 4.2 字符组 4.2.1 字符组 2

9、在字符组 2 中，给出石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的推荐用途和 (或 )加工方法，字母代号见表 1。 表 1 字符组 2 中使用的字母代号 字母代号 推荐用途或加工方法 A 防静电板材、托盘 B 吸塑 D 载带盘 E 挤出 M 注塑 T 载带 Q 压塑 X 未说明 4.2.2 字符组 3 DB13/T 5256 2020 3 在字符组 3 中， 分别用三个两位数代号表示石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的三 种 特征性能，依次是 表面电阻率、简支梁缺口冲击强度和熔体质量流动速率 (MFR)。 a) 石墨烯改性导电聚苯 乙烯材料的表面电阻率分为五个范围，每个范围用两位数字的代号表示， 见表 2。 表 2

10、字符组 3 中表面电阻率使用的代号及范围 数字代号 表面电阻率 的范围 ， 01 1.0 103 02 1.0 103 1.0 106 03 1.0 106 1.0 1010 04 1.0 1010 1.0 1013 05 1.0 1013 b) 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料 的 简支梁缺口冲击强度分为五个范围， 每个范围用两位数字的代 号表示，见表 3。 表 3 字符组 3 中 简支梁缺口冲击强度 使用的代号及范围 数字代号 简支梁缺口冲击强度的范围 ， kJ/m2 02 1.5 3 04 3 6 07 6 9 10 9 12 15 12 c) 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料 的熔体质量流动速率分

11、为四个范围，每个范围 用两位数字的代号 表示， 见表 4。 表 4 字符组 3 中 熔体质量流动速率 使用的代号及范围 数字代号 熔体质量流动速率的范围， g/10min 03 5 06 5 8 12 8 16 20 16 5 技术要求 5.1 外观要求 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料应 为黑色颗粒状 ，粒径均匀、无污染粒 ， 2 kg内不 应 出现连粒。 5.2 材料 中石墨烯组分的表征 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的拉曼谱图应 在 1580 cm-1、 2700 cm-1附近出现吸收峰 。某些石墨烯改 性导电聚苯乙烯材料可能在 1350 cm-1附近出现吸收峰，这是因为改性导电聚苯乙烯材料中含有

12、的石墨烯 材料存在 缺陷或 具有 一定程度无序性。 DB13/T 5256 2020 4 5.3 技术要求 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的技术要求 见表 5。 表 5 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的技术要求 项目 单位 要求 测试方法 表面电阻率 e 材料规格应符合表 2 的范围 GB/T 31838.3 简支梁缺口 冲击强度 ( cA) kJ/m2 材料规格应符合表 3 的范围 GB/T 1043.1-2008 熔体质量流动速率 (MFR) g/10min 材料规格应符合表 4 的范围 GB/T 3682.1 密度 g/cm3 由供方提供数据 GB/T 1033.1-2008 A 法 滤压值 (

13、FPV) MPa 由供方提供数据 BS EN 13900-5:2005 拉伸屈服应力 y MPa 20 GB/T 1040.2-2006 弯曲强度 fM MPa 26 GB/T 9341 负荷变形温度 (Tf=1.8 MPa) 65 GB/T 1634.2 氧化诱导时间 min 25 GB/T 19466.6 5.4 环保要求 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料的环保要求应满足 GB/T 31331-2014中 4.3的规定。 6 试验方法 6.1 试验结果的判定 试验结果采用修约值比较法，应按 GB/T 8170规定进行 6.2 试样制备 注塑试样 应按 GB/T 17037.1-2019中 4.1

14、.1.2和 4.1.1.3的规定制备 A1型试样 和 B1型试样，宜使用表 6 规定的条件。 表 6 试样的注塑条件 熔体温度 模具温度 平均注射速率 mm/s 保压时间 s 全循环时间 s 230 30 40 20 200 100 10 5 30 5 测试挤出级材料表面电阻率的试样 应 通过模压方法制备，模压温度为 (220 20)。 6.3 试样的状态调节 试样的状态调节应按 GB/T 2918的规定进行。状态调节的条件为温度 (23 2) ，相对湿度 (50 10)%，时间至少 16 h。 6.4 颗粒外观 应按 SH/T 1541.1中 7 的规定进行。 6.5 石墨烯组分的表征 应按

15、附录 A 规定的方法测试。 6.6 表面电阻率 DB13/T 5256 2020 5 按 6.2规定制备尺寸为 ( 60 mm) ( 60 mm) 2 mm的试样 。 试样 应按 6.3进行状态调节后， 按 GB/T 31838.3规定 的方法测试 。 6.7 简支梁缺口冲击强度 B1型试样 (6.2)注塑 1 h后，按 GB/T 1043.1-2008中 6.1.5的规定加工 A 型缺口。缺口加工完成的试样 应按 6.3进行状态调节后，按 GB/T 1043.1-2008规定的方法测试。 6.8 熔体质量流动速率 (MFR) 应按 GB/T 3682.1规定的方法测试，通常测试条件为 230

16、 ， 5 kg。 6.9 密度 应按 GB/T 1033.1-2008规定的 A法测试，试验样品为颗粒料。 6.10 滤压值 (FPV) 应按 BS EN13900-5:2005规定的方法测试。 6.11 拉伸屈服应力 A1型试样 (6.2)应按 6.3进行状态调节后，按 GB/T 1040.2-2006规定的方法测试，试验速度为 50 mm/min。 6.12 弯曲强度 B1型试样 (6.2)应按 6.3进行状态调节后，按 GB/T 9341规定的方法测试，试验速度为 2 mm/min。 6.13 负荷变形温度 B1型试样 (6.2)应按 6.3进行状态调节后，按 GB/T 1634.2规定

17、的方法测试。负荷为 1.80 MPa，加热 升温速率为 (120 10) /h。 6.14 氧化诱导时间 应按 GB/T 19466.6规定 的方 法测试。 6.15 有毒有害物质 应按 GB/T 26125规定的方法测试。 DB13/T 5256 2020 6 附 录 A （规范性附录） 材料中石墨烯组分的表征 A.1 原理 由于不同物质具有与其分子结构相对应的特征拉曼光谱，因此，以拉曼散射为基础，根据不同石墨 烯材料在激光作用下产生的拉曼特征峰，对石墨烯改性导电聚苯乙烯材料进行石墨烯组分的表征。具体 为：单层石墨烯有两个典型的拉曼特征峰位，分别为位于 1580 cm-1附近的 G 峰和位于

18、 2700 cm-1左右的 G(也 称为 2D )峰 ； 而对于含有缺陷的以及和 /或存在一定程度无序 性石墨烯样品，还会出现位于 1350 cm-1左右 的缺陷峰位 D 峰。结合石墨烯材料不同拉曼特征峰位的出现、峰强、峰形、峰位以及他们之 间的关系， 即可进行石墨烯材料拉曼光谱特性的测定。 A.2 仪器 A.2.1 拉曼光谱仪 使用 532 nm激发波长 ，单个阵列探测器阵元所覆盖波数宜优于 2.0 cm-1。 测量前，应按 GB/T 33252 或相关技术规范对拉曼光谱仪进行校准。 A.2.2 热压机 能提供 (220 20) 热压温度 。 A.3 样品前处理 将 石墨烯改性导电聚苯乙烯材料 用热压机制成厚度为 1 mm的薄片 ，从薄片上 随机取 11 cm2 的 样品 片 3 个。 注： 样品片加工过程中， 保证样品片 干燥 、 洁净。 A.4 试验步骤 打开拉曼光谱仪， 按仪器操作要求进行样品片 (A.3)测试。 选择 532 nm激光波长， 光谱扫描 范围 为 1000 cm-1 3300 cm-1。 每个 样品 片随机选取 3 个不同位置点进行测试。 测试完成后保存测试谱图。 _