本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種PS-云母粉復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯(PS)是重要的熱塑性聚合物，尺寸穩(wěn)定性好，絕緣性佳，耐水、耐油，廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)械配件、辦公用品和通訊器材等領(lǐng)域。
云母是一種常見的鋁硅酸鹽類礦物，云母在結(jié)構(gòu)上通常里假六方或菱形的片狀、板狀、柱狀晶型，這種獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)決定了云母擁有許多優(yōu)良的物理性能，云母粉作為填料在塑料中已經(jīng)得到了較好的應(yīng)用，它不僅降低了高分子制品的成本，還能提升材料的部分物理性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種PS-云母粉復(fù)合材料及其制備方法，以提高PS復(fù)合材料的物理性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種PS-云母粉復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑及十二烷基磺酸鈉加入至攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；
2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到改性云母粉。
所述云母粉為金云母粉，粒徑為5μm-10μm。
步驟1)中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑及十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為200-320：3-7：2-4，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃。
所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
所述抗菌劑為載銀水滑石。
所述載銀水滑石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成，將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min；
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
優(yōu)選地，步驟(1)中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為10-16：120-180。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。
所述潤滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或兩種組合。
上述任一項所述的PS-云母粉復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取70份-90份的PS、20份-40份的改性云母粉、6份-12份的載銀水滑石、0.1份-0.5份的抗氧劑和0.4份-0.8份的潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：
將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為140℃～180℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180℃～240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min～300r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
鈦酸酯偶聯(lián)劑TTS可以與云母表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并對云母表面進(jìn)行包覆，從而改善云母粒子間的團(tuán)聚現(xiàn)象。十二烷基磺酸鈉通過靜電作用吸附在其表面上，增加了云母粒子間的距離，使鈦酸酯偶聯(lián)劑TTS分子與云母粒子表面反應(yīng)充分，從而使云母在PS復(fù)合材料中不再團(tuán)聚并分散均勻，這也提高了材料的物理性能。
采用水滑石作為抗菌劑載體，改變了傳統(tǒng)的抗菌劑載體，如人造沸石、蒙脫土、海泡石等，抗菌效果顯著。這大大擴(kuò)展了抗菌劑的應(yīng)用范圍，具有非常重要的意義。
載銀水滑石的加入對聚烯烴的結(jié)晶起到了一定的促進(jìn)作用，載銀水滑石充當(dāng)了聚烯烴結(jié)晶的成核劑，結(jié)晶作用能夠增加大分子鏈段排列的規(guī)整度，增強(qiáng)分子間的作用力，因而結(jié)晶度的提高，使聚烯烴的物理性能也有所提高。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅為示例性，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
本申請?zhí)峁┮环NPS-云母粉復(fù)合材料由以下重量份的組分制成：
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉加入至高速攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；其中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為(200-320)：(3-7)：(2-4)，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；云母粉為金云母，粒徑為5μm-10μm；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
(2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
所述抗菌劑為載銀水滑石。
所述載銀水滑石制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；其中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為(10-16)：(120-180)。
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成。將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min。
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(Irganox1330)中的一種或多種。
所述潤滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或兩種組合。
上述任一項PS-云母粉復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)稱取70份-90份的PS、20份-40份的改性云母粉、6份-12份的載銀水滑石、0.1份-0.5份的抗氧劑和0.4份-0.8份的潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為140℃～180℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃～240℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180℃～240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min～300r/min。
本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的原料如下：
PS(型號350)，臺灣國喬；水滑石，靖江廣勝橡塑；云母粉，河北靈壽星光；抗氧劑(型號Irganox1010、Irganox168、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；十二烷基磺酸鈉，濟(jì)南鴻鑫化工；Ag2SO4，廣州嘉樂化工；TTS，創(chuàng)世化工。
本發(fā)明所用的測試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機(jī)，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
改性云母粉的制備
制備例1
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉加入至高速攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；其中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為200：3：2，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；云母粉為金云母，粒徑為5μm-10μm；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
(2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例2
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉加入至高速攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；其中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為200：7：4，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；云母粉為金云母，粒徑為5μm-10μm；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
(2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例3
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉加入至高速攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；其中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為320：3：2，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；云母粉為金云母，粒徑為5μm-10μm；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
(2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例4
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉加入至高速攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；其中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為320：7：4，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；云母粉為金云母，粒徑為5μm-10μm；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
(2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例5
所述改性云母粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉加入至高速攪拌機(jī)中，攪拌10-20min；其中的云母粉、鈦酸酯偶聯(lián)劑、十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為240：4：3，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；云母粉為金云母，粒徑為5μm-10μm；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為TTS。
(2)取出云母粉在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
載銀水滑石制備
制備例6
所述載銀水滑石制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；其中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為10：120。
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成。將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min。
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
制備例7
所述載銀水滑石制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；其中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為10：180。
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成。將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min。
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
制備例8
所述載銀水滑石制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；其中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為16：120。
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成。將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min。
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
制備例9
所述載銀水滑石制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；其中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為16：180。
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成。將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min。
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
制備例10
所述載銀水滑石制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取水滑石加入至Ag2SO4溶液，在60～90℃的條件下在磁力攪拌器中反應(yīng)2～5h；其中的水滑石、Ag2SO4溶液的質(zhì)量比為12：150。
(2)將反應(yīng)完成后的溶液加去離子水，靜置1-3h后倒去上層清液，反復(fù)清洗，直至在上層清液中滴加BaCl2溶液無白色沉淀物生成。將洗好的溶液以離心速率為3500-5000r/min離心20-30min。
(3)將離心后的固體在干燥箱中干燥2-3h，干燥溫度165-180℃，研磨制成粉末狀樣品，即得到載銀水滑石。
實(shí)施例1
(1)稱取重量份為70份PS、20份改性云母粉、6份載銀水滑石、0.1份Irganox1330和0.4份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P1，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為140℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min。
實(shí)施例2
(1)稱取重量份為90份PS、20份改性云母粉、12份載銀水滑石、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168和0.8份硬質(zhì)酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P2，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為180℃，第二溫度區(qū)的溫度為240℃，第三溫度區(qū)的溫度為240℃，第四溫度區(qū)的溫度為240℃，第五溫度區(qū)的溫度為240℃，第六溫度區(qū)的溫度為240℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min。
實(shí)施例3
(1)稱取重量份為80份PS、30份改性高嶺土、9份載銀水滑石、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.3份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P3，其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為210℃，第三溫度區(qū)的溫度為210℃，第四溫度區(qū)的溫度為210℃，第五溫度區(qū)的溫度為210℃，第六溫度區(qū)的溫度為210℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為210r/min。
實(shí)施例4
(1)稱取重量份為75份PS、35份改性云母、10份載銀水滑石、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P4,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為150℃，第二溫度區(qū)的溫度為190℃，第三溫度區(qū)的溫度為190℃，第四溫度區(qū)的溫度為190℃，第五溫度區(qū)的溫度為190℃，第六溫度區(qū)的溫度為190℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為240r/min。
實(shí)施例5
(1)稱取重量份為65份PS、25份改性云母、8份載銀水滑石、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.1份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P5,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為140℃，第二溫度區(qū)的溫度為195℃，第三溫度區(qū)的溫度為195℃，第四溫度區(qū)的溫度為195℃，第五溫度區(qū)的溫度為195℃，第六溫度區(qū)的溫度為195℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為195℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
對比例1
(1)稱取重量份為65份PS、25份云母粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.1份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料D1,其中，雙螺桿擠出機(jī)的第一溫度區(qū)的溫度為150℃，第二溫度區(qū)的溫度為205℃，第三溫度區(qū)的溫度為205℃，第四溫度區(qū)的溫度為205℃，第五溫度區(qū)的溫度為205℃，第六溫度區(qū)的溫度為205℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為205℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
將上述實(shí)施例1-5及對比例1制備的PS復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：
通過上表對比可看出，本發(fā)明制得的PS復(fù)合材料較對比例中PS相比，物理性能(拉伸強(qiáng)度、彎曲模量、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度)均得到了不同程度的提高，這大大擴(kuò)展PS復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。