[發明專利]聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810641950.0
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN110627939B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 鄭俊萍;趙丹;馬霖
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F212/14;C08F2/44;C08K3/04;C08F2/18
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種聚苯乙烯?4?氰基苯乙烯?還原氧化石墨烯復合材料，以第二單體4?氰基苯乙烯作為輔助共聚單體在共聚物基體中引入氰基取代的苯環，兩單體通過懸浮聚合方式進行共聚得到共聚物。采用溶液共混的方法制備聚苯乙烯4?氰基苯乙烯?還原氧化石墨烯復合材料，之后將共聚產物提取后熱壓成型。本發明以苯乙烯為基材，采用溶液共混的方法制備納米復合材料，在共聚物基體中引入第二單體，將一定量共聚物溶解于三氯甲烷中與還原氧化石墨烯進行復合，較純聚苯乙烯樹脂，玻璃化轉變溫度得到大幅度提高，此方法成功地改善了還原氧化石墨烯與聚合物基體的結合力，解決了聚苯乙烯在使用溫度方面的問題。

技術領域

本發明涉及聚合材料技術領域，特別是涉及一種聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法，以聚苯乙烯(PS)為基體，在聚合物基體中引入氰基取代苯環，填充還原氧化石墨烯來制備PS基納米復合材料。

背景技術

PS是一種無色透明的熱塑性塑料。PS樹脂無毒，無臭，為似玻璃狀脆性材料，其制品具有極高的透明度，透光率可達90％以上，電絕緣性能好，易著色，加工流動性好，剛性好及耐化學腐蝕性好。PS易加工成型，強度較高，并具有透明、廉價、剛性、絕緣、印刷性好等優點。可廣泛用于輕工市場，日用裝潢，照明指示和包裝等方面。在電氣方面更是良好的絕緣材料和隔熱保溫材料，可以制作各種儀表外殼、燈罩、光化學儀器零件、透明薄膜、電容器介質層等。

PS的不足之處在于耐熱性差及不耐沸水等，這嚴重限制了PS更廣泛的應用，一般的改善方法是加入熱性能好的納米填料，如碳納米管，碳纖維，石墨烯等，以增強PS基復合材料的機械強度。由于納米填料本身與聚合物基體的結合性差，通常需要對其進行有機改性后才能使用，這使得PS基納米復合材料的制備工藝更加復雜，制備過程更加冗長，同時改性劑的添加也可能影響PS基納米復合材料的性能。這些副作用對于工業化生產而言，會在很大程度上增加經濟成本。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料及其制備方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料，所述聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料的玻璃化溫度為116-120℃；

所述聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料以苯乙烯為第一單體，以4-氰基苯乙烯為第二單體，第一單體和第二單體共聚得到的共聚物帶有氰基取代的苯環,還原氧化石墨烯本身帶有離域的大π鍵(還原氧化石墨烯表面是由碳六元環組成的，碳原子規則地排列成蜂巢結構，每個碳原子以σ鍵與其它碳原子相連，多余的π電子與其它碳原子的π電子構成離域的大π鍵)，與所述共聚物之間形成π-π相互作用，限制共聚物分子鏈的運動；

所述聚苯乙烯-4-氰基苯乙烯-還原氧化石墨烯復合材料通過懸浮聚合制得，在懸浮聚合體系中，水相與油相的體積比為(1.5-8.5)：1，所述油相由苯乙烯和4-氰基苯乙烯兩種單體組成，苯乙烯的用量為油相質量的70-90wt％，4-氰基苯乙烯的用量為油相質量的10-30wt％，所述水相由水和分散劑組成，其中分散劑的用量為兩種單體質量和的5-15wt％，還原氧化石墨烯的用量為兩種單體質量和的0.5-4wt％；按照下述步驟進行：

步驟1，將分散劑加入水中攪拌至分散劑完全溶解，再加入苯乙烯和4-氰基苯乙烯混勻，加入引發劑共聚，共聚溫度在引發劑的引發溫度之上，共聚在保護氣體氣氛中進行，共聚后得到苯乙烯-4-氰基苯乙烯共聚物(PSCN)，所述引發劑的用量為兩種單體質量和的0.8-1.8wt％，所述分散劑的用量為兩種單體質量和的5-15wt％；