一种含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料及其制备方法，其中，所述材料中所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体及石墨烯的总重量的0.4wt％‑1wt％。本发明专利技术制备的石墨烯/聚苯乙烯珠粒进行发泡压板成型，得到泡沫板材。泡沫板材的表面电阻达到10

Electrostatic conductive polystyrene foaming material containing graphene and preparation method thereof

The invention discloses a graphene containing antistatic polystyrene foam material and preparation method thereof, wherein, the graphene containing the material and the amount of total weight before the polymerization of styrene monomer and graphene 0.4wt% 1wt%. The graphene / polystyrene beads prepared by the method are formed by foaming board, and the foam board is obtained. The surface resistance of foam board reaches 10

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料及其制备方法
本专利技术涉及一种聚苯乙烯发泡材料及其制备方法，特别涉及了一种具有防静电功能的聚苯乙烯发泡材料及其制备方法，属于高分子聚合物领域。
技术介绍
在EPS实际使用的时候，对于高精电子产品，特别是针对现代电器，大规模集成块结构元件的包装使用时，为了避免对包装物产生静电危害，其表面需具备一定的抗静电能力。传统改善泡沫塑料抗静电性能的方法是在体系中加入抗静电剂，在使用过程中抗静电剂会从基体内部逐渐向外迁移，从而改善泡沫塑料的抗静电性能，但随着使用时间的增加，抗静电剂逐渐损耗，抗静电性能变差甚至消失，所以这种方法制备的材料抗静电稳定性很差。另外一种制备抗静电发泡材料的方法是在泡沫板表面涂覆一层导静电涂层，此种方法需要二次加工，工艺复杂。CN101891852A公开了一种《聚苯乙烯/膨胀石墨复合发泡材料的制备》，苯乙烯90-110份、200-500目膨胀石墨5-10份、纳米氢氧化铝4-6份、偶联剂0.3-0.5份、过氧化二苯甲酰0.1-1份、过氧化二异丙苯0.1-0.5份、聚乙烯醇0.1-0.3份、磷酸三钙1-2份、白油0.3-0.8份、聚乙烯蜡0.3-0.8份、硬脂酸0.1-0.3份、戊烷9-11份。制备上述阻燃型可发泡性聚苯乙烯颗粒的方法，包括以下步骤：(1)在90-110份的苯乙烯单体中添加0.3-0.8份白油、0.3-0.8份聚乙烯蜡、5-10份膨胀石墨和4-6份纳米氢氧化铝、0.8-1.2份偶联剂，搅拌至均匀；(2)之后，加入0.1-1份的过氧化二苯甲酰和0.1-5份过氧化二异丙苯引发剂，均匀搅拌后，升温至85℃进行预聚，得到苯乙烯/膨胀石墨预聚体，待用；(3)在反应釜内加入90-110份的去离子水；(4)在均匀搅拌的同时，依次加入0.1-0.3份聚乙烯醇、1-2份三磷酸钙，继续搅拌3-8分钟；(5)之后，将步骤(1)得到的预聚体加入到上述的水相中，在400-500转/分转速下搅拌；(6)之后，体系升温至90℃时，恒温保持4-6小时，使物料形成具有一定大小分布的颗粒；(7)之后，加入戊烷，并继续对反应体系加温。当反应釜内压力达到0.9-1MPa时，保持0.5-2小时。然后，让其自然冷却至常温；(8)最后，滤去水分，得到阻燃型可发泡性聚苯乙烯复合粒子。该项专利技术所用的石墨粒径较大(30-75um)，不容易包裹在苯乙烯悬浮颗粒中，另外，在低的热导率前提下，机械性能不能保证。并且，工艺非常复杂，成本高，很难真正的产业化应用。在此基础上，自石墨烯诞生以来，人们便开始研究用石墨烯代替石墨。石墨烯作为一种新的纳米材料，自被发现以来就以优异的光学性能、热学性能、力学性能、磁学性能以及良好的化学稳定性得到广泛地研究。理论上讲，石墨烯是聚合物复合材料理想的增强和功能材料。但是，在实际的研究进展中，却屡屡碰壁。虽然石墨烯拥有单层、导电等优异的性能，但其本身也存在着固有的缺点，使其在应用过程中，很难与其它物质结合，不容易分散，阻碍了其性能的发挥。迄今为止，复合有石墨烯的EPS材料技术中最先近的是CN105732860A公开了的一种《可膨胀少层石墨烯的可发泡性聚苯乙烯珠粒及制备方法》。其采用电化学的方法对石墨进行电化学插层，对其进行超声震荡，之后再对其进行二次插层、水洗、干燥得到可膨胀少层石墨烯。该技术中，石墨烯制备工艺较复杂，添加量较多(3.5wt％-5.5wt％)，成本高，并且在苯乙烯中的分散性不佳，改善效果不甚理想。另外，石墨烯密度较小，在使用过程中易对人体造成粉尘危害，同时石墨烯上的一些微量元素对苯乙烯的聚合具有一定的阻聚作用，在传统发泡工艺条件下，碳材料(包括炭黑、石墨、碳纳米管)的加入极易造成泡粒的穿孔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述技术缺陷，提供一种品质佳且具有抗静电功能的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料；本专利技术的另一目的是提供上述材料的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现：一种含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体及石墨烯的总重量的0.4wt％-1wt％。优选地，所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体及石墨烯的总重量的0.6％。优选地，所述石墨烯的BET值为320-480，优选380。优选地，所述石墨烯的尺寸要求为D10<1um、D50<3um、D90<6um、D99<9um。优选地，所述石墨烯按如下方法制得：将石墨烯分散到水中，然后进行真空抽滤，干燥抽滤得到的固体，再将干燥后的固体粉碎待用。优选地，所述分散工艺采用高速搅拌0.5-2小时，优选的，搅拌速度为1000转/分钟。优选地，所述干燥采用在60-120℃进行干燥。优选地，所述粉碎采用超微粉碎机进行粉碎；进一步优选的，粉碎到石墨烯的尺寸为D10<1um、D50<3um、D90<6um、D99<9um。上述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料的制备方法，包括：1)石墨烯/苯乙烯浆料的制备：配制质量分数为0.4％-1％的石墨烯苯乙烯分散液，将分散液在高速搅拌机上搅拌30分钟，再研磨0.5-2小时，得到石墨烯/苯乙烯浆料；2)悬浮聚合法制备石墨烯/EPS：步骤1)得到的石墨烯/苯乙烯浆料、水、以及分散剂在反应釜中混合搅拌，加入低温引发剂，当温度升至50-70℃时加入高温引发剂，温度升至88-92℃时，补加分散剂，恒温反应5-8小时后，加入发泡剂，温度升至105-130℃，恒温2-6小时，将反应釜中的物料取出过滤干燥，得到可发泡的石墨烯聚苯乙烯珠粒。优选地，所述步骤1)中，所述高速搅拌机的搅拌速度为600‐1500转/分，优选1000转/分。优选地，所述步骤1)中，所述研磨采用砂磨机；进一步优选地，砂磨机为棒销式和涡轮式中的一种，镐珠用量占腔体体积的40-70％，腔体温度为10-20℃；优选研磨2h。优选地，所述步骤2)中，所述搅拌工艺为：以180-350转/分的转速搅拌30分钟，优选280转/分；优选地，所述步骤2)中，所述水的用量为石墨烯/苯乙烯浆料质量的1.5-3，优选1.5倍；一般来说，水优选采用去离子水。优选地，所述步骤2)中，所述分散剂均采用活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上的复合，优选采用活性磷酸钙和十二烷基苯磺酸钠的复合分散剂；进一步优选地，第一次加入分散剂的量是苯乙烯的0.3wt％-0.6wt％，优选0.4wt％；进一步优选地，第二次加入分散剂的量是苯乙烯的0.2wt％-1wt％，优选0.5wt％。优选地，所述步骤2)中，所述低温引发剂采用过氧化二苯甲酰和/或过硫酸钾，优选过氧化二苯甲酰；优选地，所述低温引发剂用量为苯乙烯的1wt％-3wt％，优选1.5wt％。优选地，所述步骤2)中，所述高温引发剂采用过氧化苯甲酸叔丁酯和/或过氧化二异丙苯，优选过氧化苯甲酸叔丁酯；优选地，所述高温引发剂用量为苯乙烯的0.1wt％-0.5wt％，优选0.4wt％；优选地，所述步骤2)中，所述发泡剂采用丁烷、戊烷或石油醚中的一种或多种组合，优选戊烷；优选地，所述发泡剂用量为苯乙烯的5wt％-7wt％，优选6wt％。作为最优选的方法，本专利技术对工艺参数进行了细化研究，最终得到最佳的加料工序和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体及石墨烯的总重量的0.4wt％‑1wt％。

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体及石墨烯的总重量的0.4wt％-1wt％。2.根据权利要求1所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体及石墨烯的总重量的0.6％。3.根据权利要求1所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所述石墨烯的BET值为320-480m2/g，优选380m2/g。4.根据权利要求1所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所述石墨烯的尺寸要求为D10<1um、D50<3um、D90<6um、D99<9um。5.根据权利要求1所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所述石墨烯按如下方法制得：将石墨烯分散到水中，然后进行真空抽滤，干燥抽滤得到的固体，再将干燥后的固体粉碎，即可。6.根据权利要求5所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所述分散工艺采用高速搅拌0.5‐2小时，优选1小时；进一步优选的，搅拌速度为1000转/分钟。7.根据权利要求5所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料，其特征在于：所述干燥采用在60-120℃进行干燥；和/或，所述粉碎采用超微粉碎机进行粉碎，优选的，粉碎到石墨烯的尺寸为D10<1um、D50<3um、D90<6um、D99<9um。8.根据权利要求1-7所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于：包括：1)石墨烯/苯乙烯浆料的制备：配制质量分数为0.4％-1％的石墨烯苯乙烯分散液，将分散液在高速搅拌机上搅拌30分钟，再研磨0.5-2小时，得到石墨烯苯乙烯浆料；2)悬浮聚合法制备石墨烯/EPS：步骤1)得到的墨烯苯乙烯浆料、水、以及分散剂在反应釜中混合搅拌，加入低温引发剂，当温度升至50-70℃时加入高温引发剂，温度升至88-92℃时，补加分散剂，恒温反应5-8小时后，加入发泡剂，温度升至105-130℃，恒温2-6小时，将反应釜中的物料取出过滤干燥，得到可发泡的石墨烯聚苯乙烯珠粒。9.根据权利要求8所述的含石墨烯的导静电聚苯乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莉莉，田振宇，陈坤，唐润理，瞿研，华啸威，
申请(专利权)人：无锡兴达泡塑新材料股份有限公司，常州第六元素材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32