一種聚苯乙烯樹脂基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及材料領(lǐng)域，具體設(shè)及聚苯乙締樹脂與硅烷偶聯(lián)劑功能化改性石墨締、 彈性體POE-g-MAH的烙融共混改性。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚苯乙締(PS)具有透明性高、阻燃、易于加工成型和價格低廉等優(yōu)良性能而獲得 了廣泛的應(yīng)用。但PS熱變形溫度較低、質(zhì)硬面脆和沖擊性能差限制了 PS在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。 為了拓寬PS的應(yīng)用領(lǐng)域，提高PS的附加值，對其實施強初化改性是目前PS的主要研究方向。
[0003] 傳統(tǒng)的PS增初方法是用橡膠類彈性體作為增初劑，雖然能改善PS的沖擊性能，但 同時會導(dǎo)致模量和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低。而將PS與普通塑料或工程塑料共混，組份之間的 相容性不佳導(dǎo)致對共混體系強度和初性的提高不明顯。
[0004] 相比于其他共混技術(shù)，烙融共混具有技術(shù)簡單、適宜于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)而成為 PS共混改性的主要技術(shù)手段。在眾多PS烙融共混的方法中，在PS中添加納米填料，如納米碳 酸巧、納米二氧化娃、蒙脫±等，W及(膨脹)石墨、碳納米管(CNT)、纖維等已經(jīng)獲得了大量 的研究。但傳統(tǒng)的共混過程中填料與PS的相容性較差、界面結(jié)合強度低，導(dǎo)致填料的分散均 勻性差，需要提高添加量才能獲得性能較好的復(fù)合材料。
[000引當前，將石墨締及其衍生物與PS復(fù)合可W充分發(fā)揮石墨締優(yōu)良的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué) 及其他功能特性，為制備高性能PS基復(fù)合材料提供了新的思路。但因石墨締及其衍生物的 納米尺寸效應(yīng)及高的比表面能導(dǎo)致其在PS基體中極易團聚，不僅不能充分發(fā)揮石墨締的優(yōu) 異性能，還會降低基體樹脂的性能。因此，探索改善石墨締在PS基體中的分散，提高其與PS 的界面結(jié)合具有重要的工程意義。
[0006] 另一方面，盡管聚苯乙締與石墨締復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、熱性能和力學(xué)強度與純 聚苯乙締相比有一定提高，但該聚苯乙締復(fù)合材料的脆性也增大了，在聚苯乙締與石墨締 復(fù)合材料在推廣使用過程中存在明顯的不足。
[0007] 因此，制備同時具有高力學(xué)強度、良好柔初性，分解溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較普通 聚苯乙締材料更高的新型聚苯乙締基復(fù)合材料具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良力學(xué)性能和耐熱性能的聚苯乙締基復(fù)合材 料。在改善復(fù)合材料性能的同時，拓寬其應(yīng)用范圍。
[0009] 本發(fā)明將硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷簡稱APTES;將氧化石墨締 (Gra地ene 化ide)簡稱為其英文縮寫GO;將馬來酸酢接枝的聚氧化乙締簡稱POE-g-MAH。
[0010] 本發(fā)明提供了一種聚苯乙締樹脂基復(fù)合材料，所述復(fù)合材料由聚苯乙締樹脂、填 料和彈性體組成，其中所述填料是硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締，所述彈性體是POE- g-MAH; W 重量百分比計 ，復(fù)合材料中聚苯乙締樹脂為 68 ~ 94.75 % ， 硅烷偶聯(lián)劑功能化改性 氧化石墨締為0.25~2%，POE-g-MAH為5~30 %。
[0011] 進一步的，W重量百分比計，所述復(fù)合材料中聚苯乙締樹脂為84%~84.75%，娃 燒偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締為0.25~1 %，P0E-g-MAH為15%。優(yōu)選重量百分比為，所述 復(fù)合材料中聚苯乙締樹脂為84.25%，硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締為0.75%，P0E-g- MAH 為 15%。
[0012] 所述的硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締所指的硅烷偶聯(lián)劑可為本領(lǐng)域常用的 硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選為APTES。
[0013] 所述的復(fù)合材料中硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締，所述氧化石墨締可由石墨 締由氧化劑氧化后，經(jīng)超聲得到;其中氧化劑優(yōu)選為強氧化劑，選自濃硫酸、硝酸鋼、高儘酸 鐘、濃硝酸、Ξ價鉆鹽、過硫酸鹽、過氧化物、重銘酸鐘、氯酸鹽中的一種或兩種及W上的組 么 η 〇
[0014] 所述硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締為PAS-GO，該硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化 石墨締由W下方法制備得到：
[001引（1)取氧化石墨締，在水中超聲；
[0016] (2)取APTES，逐滴加入水中；
[0017] (3)將步驟(1)制備的溶液加入步驟(2)制備的溶液中，攬拌，過濾，C1 -巧的有機醇 溶劑洗涂后，干燥。
[0018] 或者，所述硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締為AT-G0,該硅烷偶聯(lián)劑功能化改性 氧化石墨締由W下方法制備得到：
[0019] (1)取氧化石墨締，在甲苯中超聲；
[0020] (2)取APTES逐滴加到步驟(1)溶液中，回流，升溫，過濾，甲苯洗涂，干燥。
[0021] 或者，所述硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締為AS-G0,該硅烷偶聯(lián)劑功能化改性 氧化石墨締由W下方法制備得到：
[0022] (1)取氧化石墨締，在水中超聲；
[002引（1)取APTES，逐滴加入步驟（1)溶液中，攬拌，過濾，C1-巧的有機醇溶劑洗涂后，干 燥。
[0024] 本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑功能化改性氧化石墨締中的氧化石墨締，由下述方法制 備得到：
[0025] 在干燥的燒杯中加入115mL 98 %的的濃硫酸，用冰水浴冷卻至4°C W下，在激烈攬 拌下加入5g的天然石墨粉(NGP)和2.5g化N03的混合物，然后再緩慢加入15g的KMn化，并將 反應(yīng)體系的溫度控制在20°CW下（15°CW上），繼續(xù)攬拌反應(yīng)5min后將體系溫度升至35±3 °C，恒溫攬拌30min后在激烈攬拌下加入230mL的去離子水，并將反應(yīng)體系溫度控制在98°C 左右，保持15min后加入355mL的去離子水進行高溫水解，最后加入30mL的出化中和未反應(yīng)的 強氧化劑，趁熱抽濾并用用稀鹽酸和去離子水充分洗涂，在真空干燥箱中干燥，得到氧化石 fT[7| 0
[0026] 本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑功能化改性的氧化石墨締可為PAS-GO,由W下方法制備 得到：
[0027] 取氧化石墨締，在去離子水中室溫超聲化，得到Img/mL氧化石墨締水溶液;取ImL APTES，逐滴加入去離子水中，在45°C下反應(yīng)化，得到PAS的水溶液，再加入Img/mL氧化石墨 締溶液，在室溫下不斷攬拌反應(yīng)地后，抽濾并用無水乙醇充分洗涂。產(chǎn)物放入60°C的真空干 燥箱干燥24h，得到PAS-GO。
[0028] 或者，本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑功能化改性的氧化石墨締為AT-G0,由W下方法制 備得到：
[0029] 向Ξ 口燒瓶中加入GO和甲苯室溫下超聲2h，得到Img/mLGO甲苯溶液，再取ImL的 APTES逐滴加到不斷攬拌的Ξ口燒瓶中，在30°C下回流反應(yīng)化，再升溫100°C反應(yīng)化，反應(yīng)完 全后抽濾，用甲苯(洗Ξ次)洗去剩余的APTES，放入60°C的真空干燥箱干燥2地，得到AT-G0。
[0030] 或者，本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑功能化改性的氧化石墨締為AS-G0,由W下方法制 備得到：
[0031] 取氧化石墨締，在去離子水中室溫超聲化，得到Img/mL氧化石墨締水溶液;取ImL APTES逐滴加 ImgAiL氧化石墨締水溶液中，在室溫下不斷攬拌反應(yīng)4h后，抽濾并用無水乙醇 多次充分洗涂。放入60°C的真空干燥箱干燥24h，得到AS-G0。
[0032] 本發(fā)明還提供了一種上述各種復(fù)合材料的制備方法，烙融共混法。
[0033] 具體的，該法可包括如下步驟：
[0034] 按照W重量百分比計，取聚苯乙締樹脂為84%~84.75%，硅烷