[發明專利]一種石墨烯改性聚苯乙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011268222.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112457599A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 桃江縣緣湘聚文化傳媒有限責任公司
• 主分類號: C08L25/06
• 分類號: C08L25/06;C08L53/02;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/04;C08K7/08;C08K5/098
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本發明公開了一種石墨烯改性聚苯乙烯復合材料及其制備方法，本發明之石墨烯改性聚苯乙烯復合材料，主要由以下重量份數的原料制成：聚苯乙烯100份，石墨烯20～30份，硫酸鈣晶須10～20份，苯乙烯?丁二烯嵌段共聚物8～12份，抗氧劑1010 0.1～0.3份，硬脂酸鋅0.1～1份，鈦酸酯偶聯劑1～3份。本發明還包括所述石墨烯改性聚苯乙烯復合材料的制備方法。本發明之石墨烯改性聚苯乙烯復合材料，由于抗沖擊性和耐熱性好，特別適用于各種對抗沖擊性和耐熱性要求高的材料如電器殼體的制作。

技術領域

本發明涉及一種聚苯乙烯復合材料及其制備方法，尤其是涉及一種石墨烯改性聚苯乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚苯乙烯(PS)具有優異的介電性能和電絕緣性能，作為一種塑料，聚苯乙烯價格低廉，模塑性好，透明度高，易著色，剛度大好，使其應用廣泛。但是，聚苯乙烯脆性大，耐熱性差，耐溶劑性差，限制了其在某些場所的運用?，F有技術中雖然也有一些關于聚苯乙烯的改性研究，但其性能提高有限，還有進一步提高的空間。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有聚苯乙烯材料韌性不足、耐熱性差、耐溶劑性差的不足，提供一種抗沖擊性和耐熱性好的石墨烯改性聚苯乙烯復合材料及其制備方法。

本發明解決所述技術問題所采用的技術方案是：

本發明之石墨烯改性聚苯乙烯復合材料，主要由以下重量份數的原料制成：聚苯乙烯(PS)100份，石墨烯20～30份，硫酸鈣晶須10～20份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)8～12份，抗氧劑1010 0.1～0.3份，硬脂酸鋅0.1～1份，鈦酸酯偶聯劑1～3份。

優選的重量配比為：聚苯乙烯(PS)100份，石墨烯25份，硫酸鈣晶須15份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)10份，抗氧劑1010 0.2份，硬脂酸鋅0.5份，鈦酸酯偶聯劑2份。

本發明之石墨烯改性聚苯乙烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將硫酸鈣晶須和鈦酸酯偶聯劑，加入到高速混合機中混合5～10min(優選10min)，得改性硫酸鈣晶須；改性硫酸鈣晶須長徑比10～30(優選15)，平均直徑0.5～3(優選2.5)微米；

(2)將所述聚苯乙烯、石墨烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、抗氧劑1010、硬脂酸鋅加入高速混合機中，于25～35℃(優選30℃)下混合5～10min(優選5min)，得聚苯乙烯、石墨烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、抗氧劑1010、硬脂酸鋅與改性硫酸鈣晶須的混合物；

(3)將步驟(2)所得混合物于雙螺桿中擠出造粒，料筒溫度為170℃～210℃(優選190℃)，螺桿轉速為100～120轉/分(優選120轉/分)。

硫酸鈣晶須，又稱石膏晶須，是一種硫酸鈣的纖維狀單晶體。研究表明，本發明使用之改性硫酸鈣晶須具有均勻的橫截面，完整的內部結構，這一特征賦予其接近晶體理論值-原子間價鍵的強度。由于其具有極高的強度，細微的尺寸，易與PS界面粘合，提高與基體的相容性和界面黏結力，當受外力強迫取向時，PS中的殘余應力能很好地傳遞給硫酸鈣晶須，從而提高復合材料的耐沖擊強度；由于硫酸鈣晶須為無機物，在PS基質中分散均勻，不易團聚，大大提高復合材料的耐熱性能。

石墨烯(Graphene)是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。

石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。本發明先采用石墨烯對聚苯乙烯進行改性，得到改性聚苯乙烯化合物，其力學性能優異，耐熱性、耐溶劑性好。