白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料及其制备方法，该白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料主要由以下重量份的原料制备而成：苯乙烯90‑110份、高聚物修饰白石墨烯0.5‑10份、阻燃剂0.05‑2份、抗氧化剂0.05‑2份及引发剂0.01‑0.1份。上述白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料具有阻燃和抑烟性能的同时具有较高机械强度。

【技术实现步骤摘要】
白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料改性
，特别涉及白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯乙烯(PS)是由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，具有透明、成型性好、刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，在电子、汽车、建筑、包装、家电、日用品、玩具等行业已得到广泛应用。但PS质脆，不耐冲击，耐热性差，热变形温度低(一般在78-98℃)，容易燃烧且生烟量大，属于易燃材料，因此应用受到限制。目前为解决PS存在的不足，一般会通过与橡胶或其他树脂共混提高韧性和抗应力开裂性能，加入无机填料或玻璃化转变温度较高的树脂提高耐热性，添加阻燃剂赋予其阻燃性能。但各类增韧剂、耐热改性剂和阻燃剂虽然在一定程度上提高了PS的韧性、耐热性和阻燃性能，却严重影响了PS的机械强度。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种在具有较高阻燃、抑烟性能的同时具有较高机械强度的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料及其制备方法。一种白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰白石墨烯0.5-10份、苯乙烯90-110份、阻燃剂0.05-2份、抗氧化剂0.05-2份及引发剂0.01-0.1份。该白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料主要由高聚物修饰白石墨烯、苯乙烯、阻燃剂、抗氧化剂及引发剂发生聚合反应制备而成，并通过控制原料配比，使该白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料具有优异的阻燃以及抑烟性能的同时具有较高的机械性能。该白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料中的高聚物修饰白石墨烯形成片层网结构，使得该复合材料在发生燃烧反应时可以有效抑制聚苯乙烯分子链的热运动，提高复合体系的粘度，起到阻碍挥发性可燃物、燃烧过程中产生的气体、烟雾、固体颗粒溢出和外界氧气进入的功效，还可以与阻燃剂、抗氧化剂一起协同作用，提高阻燃和抑烟效果，提升抗氧化剂的抑制高聚物氧化降解的作用，同时控制抗氧化剂、阻燃剂的用量，避免因抗氧化剂、阻燃剂加入量过多造成机械性能的下降，且还在一定幅度内降低成本。且该高聚物修饰的白石墨烯可防止白石墨烯团聚，增强其与复合材料基体的界面性能，使高聚物修饰的白石墨烯在聚苯乙烯中能够均匀分散，促进整个材料体系片层网结构的形成，在一定程度上使得该白石墨烯改性复合材料具有更高的机械强度。在其中一实施例中，所述高聚物修饰白石墨烯为3-10份，所述苯乙烯为95-105份，所述阻燃剂为0.5-2份，所述抗氧化剂为0.5-2份及所述引发剂为0.01-0.1份。在该范围内的原料制备而成的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料具有更高的阻燃和抑烟性能。在其中一实施例中，所述高聚物修饰白石墨烯主要由以下重量份的原料制备而成：0.5-10份白石墨烯、0.05-2份聚合单体及0.5-5份引发剂；所述聚合单体为苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。在其中一实施例中，所述高聚物修饰白石墨烯的粒径为5-10μm，比表面积为300-500m2/g。在其中一实施例中，所述阻燃剂为有机磷系阻燃剂、硅系阻燃剂及磺酸盐系阻燃剂中的一种或几种。在其中一实施例中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168及抗氧剂2912中的一种或几种。一种白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将所述苯乙烯、所述高聚物修饰白石墨烯、所述阻燃剂、所述抗氧化剂以及所述引发剂混合均匀，在惰性气体的保护下，在80℃-90℃的温度下反应3-6h，得到反应液，再将所述反应液与分散介质100-150份混合，然后倒入乙醇中，收集产生的沉淀并干燥即得所述白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料。上述方法通过将苯乙烯单体与其余组分混合，在引发剂的作用下发生聚合反应形成改性复合材料，相比于直接将聚苯乙烯和其余组分熔融共混来对聚苯乙烯进行改性，具有以下优点：(1)有利于高聚物修饰白石墨烯更均匀地分散在PS中，从而使得所形成的整个材料体系的片层网结构更均一，制成的改性材料具有更高的机械强度。(2)后处理简便等。在其中一实施例中，所述分散介质为甲苯和乙苯中的一种或多种。在其中一实施例中，所述高聚物修饰白石墨烯由以下方法制备而成：按重量份数计，将0.5-10份白石墨烯置于90-110份分散液中超声分散，再加入0.1-0.5份稳定剂进行处理，得到亲油改性白石墨烯分散液；将所述亲油改性白石墨烯分散液与0.05-2份聚合单体、0.5-5份引发剂混合均匀，并于60℃-100℃下反应0.5-3h，加入中和剂调pH至7-8，冷却，过滤、干燥即得所述高聚物修饰白石墨烯。该方法制备通过聚合反应，在白石墨烯表面形成聚合物包覆层，来制备高聚物修饰白石墨烯。该方法所形成的包覆层厚度可控，且厚度均匀，有利于其在PS中均匀分散，促进整个材料体系的片层网结构的形成。在其中一实施例中，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油胺及油酸中的一种或多种。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，主要由以下重量份的原料制备而成：苯乙烯90-110份、高聚物修饰白石墨烯0.5-10份、阻燃剂0.05-2份、抗氧化剂0.05-2份及引发剂0.01-0.1份。在其中一实施例中，高聚物修饰白石墨烯为3-10份，苯乙烯为95-105份，阻燃剂为0.5-2份，抗氧化剂为0.5-2份及引发剂为0.01-0.1份。在其中一实施例中，高聚物修饰白石墨烯为5-10份，苯乙烯为95-105份，阻燃剂为1-2份，抗氧化剂为1-2份及引发剂为0.01-0.1份。其中，高聚物修饰白石墨烯是指在表面形成高聚物包覆层的白石墨烯。该包覆层可以为聚苯乙烯、丙烯酸树酯等。在一实施例中，该包覆层为聚甲基丙烯酸甲酯；在一实施例中，该包覆层为聚丙烯酸甲酯；在一实施例中，该包覆层为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯；在一实施例中，该包覆层为聚苯乙烯。需要说明的是，上述白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料是通过将单体与其余组分混合，在引发剂的作用下发生聚合反应所形成的改性复合材料。将单体与其余组分混合后再发生聚合反应，比直接使用聚苯乙烯与其余组分熔融共混具有以下优点：(1)有利于高聚物修饰白石墨烯更均匀地分散在PS中，从而使得所形成的整个材料体系的片层网结构更均一，制成的改性材料具有更高的机械强度。(2)后处理简便等。另外，优选上述苯乙烯的纯度大于99.6％，以提高聚合反应效率。可以采用减压蒸馏等方式对其进行纯化。阻燃剂是赋予聚合物难燃性的功能性助剂。该阻燃剂可以为添加型阻燃剂，通过机械混合加入上述复合材料中，也可以为反应型阻燃剂，作为单体，在引发剂的作用下，与苯乙烯一起发生聚合反应，形成含有阻燃成分的聚合物。在一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰白石墨烯0.5‑10份、苯乙烯90‑110份、阻燃剂0.05‑2份、抗氧化剂0.05‑2份及引发剂0.01‑0.1份。

【技术特征摘要】
1.一种白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的原料制备而成：高聚物修饰白石墨烯0.5-10份、苯乙烯90-110份、阻燃剂0.05-2份、抗氧化剂0.05-2份及引发剂0.01-0.1份。2.根据权利要求1所述的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述高聚物修饰白石墨烯为3-10份，所述苯乙烯为95-105份，所述阻燃剂为0.5-2份，所述抗氧化剂为0.5-2份及所述引发剂为0.01-0.1份。3.根据权利要求1或2所述的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述高聚物修饰白石墨烯主要由以下重量份的原料制备而成：0.5-10份白石墨烯、0.05-2份聚合单体及0.5-5份引发剂；所述聚合单体为苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，其特征在于，所述高聚物修饰白石墨烯的粒径为5-10μm，比表面积为300-500m2/g。5.根据权利要求1或2所述的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，所述阻燃剂为有机磷系阻燃剂、硅系阻燃剂及磺酸盐系阻燃剂中的一种或几种。6.根据权利要求1或2所述的白石墨烯改性聚苯乙烯复合材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段曦东，赵涛楠，王剑，
申请(专利权)人：广东纳路纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44