一种高抗冲击性聚苯乙烯复合材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及聚苯乙烯技术领域，且公开了一种高抗冲击性聚苯乙烯复合材料及其制备工艺，利用RAFT试剂二硫代苯基丁酸巯乙酯的巯基与炔基功能化多壁碳纳米管表面的炔基发生光点击反应，从而将RAFT试剂接枝到碳纳米管表面，使苯乙烯单体在碳纳米管表面发生可逆加成

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲击性聚苯乙烯复合材料及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及聚苯乙烯
，尤其为一种高抗冲击性聚苯乙烯复合材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]聚苯乙烯作为使用广泛的高分子材料，在塑料容器、建筑管材、泡沫板、保温板等方面有着重要的应用，传统的聚苯乙烯存在抗冲击性较差，力学性能不高等缺陷，限制了聚苯乙烯的应用范围，因此需要对聚苯乙烯增强改性，提高其力学性能；如文献《sPS/PBA
‑
aPS共混体系的相容性及分散性研究》，报道了采用聚丙烯酸丁酯
‑
无规立构聚苯乙烯核壳乳胶粒子，增韧改性问规立构聚苯乙烯。
[0003]碳纳米管作为高强度、性能优异的纳米粒子，在聚苯乙烯等高分子材料中有着广阔的应用前景，如论文《多壁碳纳米管功能化及其与聚苯乙烯复合研究》，将苄氯苯乙烯接枝到碳纳米管表面，得到含有苯乙烯基团的碳纳米管，然后通过聚合反应，将聚苯乙烯以共价键接枝到多壁碳纳米管表面，得到的聚苯乙烯复合材料具有优良的力学性能和热学性能。本专利技术合成RAFT改性碳纳米管，与苯乙烯单体通过可逆加成
‑
断裂链转移自由基聚合法制备得到聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球，作为抗冲击改性剂对聚苯乙烯树脂填充改性。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]本专利技术利用聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球作为抗冲击改性剂，对聚苯乙烯进行改性，得到高抗冲击性聚苯乙烯复合材料。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种高抗冲击性聚苯乙烯复合材料，包括如下重量份的原料：100重量份的聚苯乙烯树脂、2
‑
20重量份的抗冲击改性剂，抗冲击改性剂为聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球，由RAFT改性碳纳米管、苯乙烯、偶氮二异丁腈通过可逆加成
‑
断裂链转移自由基聚合法制备得到。
[0008]高抗冲击性聚苯乙烯复合材料的制备工艺，优选的，所述制备工艺包括如下步骤：
[0009]S1：向1,4
‑
二氧六环加入重量比为5
‑
20:100的RAFT改性碳纳米管和苯乙烯，分散均匀并在氮气氛围中滴加偶氮二异丁腈，在70
‑
100℃中，进行可逆加成
‑
断裂链转移自由基聚合反应18
‑
36h，反应后过滤溶剂，依次用蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球；合成机理：
[0010][0011]S2：将聚苯乙烯树脂和聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球抗冲击改性剂在双螺杆挤出机中，180
‑
200℃下挤出造粒，然后将粒料在平板硫化机中10
‑
15MPa压力下，170
‑
190℃中模压成型，得到高抗冲击性聚苯乙烯复合材料。
[0012]优选的，所述S1中偶氮二异丁腈的用量为反应物总重量的0.6
‑
1.2％。
[0013]优选的，所述RAFT改性碳纳米管的制备工艺为：
[0014]S3：将重量比为100:30
‑
45的2
‑
溴丁酰溴和巯基乙醇溶解到溶剂a中，然后在0
‑
5℃中滴加催化剂吡啶，搅拌均匀后在20
‑
30℃中搅拌反应6
‑
12h，反应后减压蒸馏，粗产物用乙醚洗涤，然后加入到乙酸乙酯中重结晶，得到2
‑
溴丁酸巯乙酯；
[0015]S4：将重量比为70
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90:100的二硫代苯甲酸钠盐和2
‑
溴丁酸巯乙酯溶解到溶剂b中，然后加入碘化钾的水溶液，在50
‑
75℃中搅拌反应12
‑
24h，反应后减压蒸馏溶剂，加入乙酸乙酯和蒸馏水萃取分离，将有机层干燥并浓缩，进行柱层析分离，体积比为10
‑
20:1的石油醚和乙酸乙酯作为洗脱液，分离得到RAFT试剂二硫代苯基丁酸巯乙酯；
[0016]S5：向四氢呋喃中加入重量比为100:400
‑
1500:3
‑
12的炔基功能化多壁碳纳米管、二硫代苯基丁酸巯乙酯、光引发剂1173，分散均匀后在氮气氛围下通过紫外灯辐照反应30
‑
60min，反应后过滤溶剂，依次用蒸馏水、乙醇洗涤并干燥，得到RAFT改性碳纳米管；合成机理：优选的，所述S3中溶剂a为四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙腈中的任一种。
[0017]优选的，所述S3中吡啶的用量为反应物总重量的20
‑
40％。
[0018]优选的，所述S4中溶剂b为丙酮、四氢呋喃、1,4
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二氧六环中的任一种。
[0019]优选的，所述S4中碘化钾的用量为反应物总重量的3
‑
8％。
[0020](三)有益的技术效果
[0021]以2
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溴丁酰溴、巯基乙醇和二硫代苯甲酸钠盐作为反应原料，合成了新型的RAFT试剂二硫代苯基丁酸巯乙酯，利用其巯基与炔基功能化多壁碳纳米管表面的炔基发生光点击反应，从而将丰富的RAFT试剂接枝到碳纳米管表面，得到高接枝率的RAFT改性碳纳米管，实现了对碳纳米管的表面修饰，RAFT
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CNTs的红外光谱中出现3019.6cm
‑1苯环C
‑
H振动吸收峰，1613.2cm
‑1为苯环
‑
C＝C
‑
的碳骨架的吸收峰，1764.0cm
‑1为酯基
‑
C＝O
‑
的吸收峰，1021.9cm
‑1为C＝S键的吸收峰。证明RAFT试剂二硫代苯基丁酸巯乙酯接枝到碳纳米管表面。
[0022]以RAFT改性碳纳米管作为链转移剂，使苯乙烯单体在碳纳米管表面发生可逆加成
‑
断裂链转移自由基聚合，形成以高接枝率的聚苯乙烯为壳层，碳纳米管纳米粒子为核的壳核微球粒子。PS
‑
CNTs的红外光谱中2996.2cm
‑1、1433.2cm
‑1为出现较强的吸收峰为聚苯乙烯苯环C
‑
H吸收峰，1613.2cm
‑1出现较强的吸收峰为聚苯乙烯苯环
‑
C＝C
‑
的碳骨架吸收
峰，证明聚苯乙烯已经接枝到碳纳米管表面。
[0023]聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球作为抗冲击改性剂对聚苯乙烯树脂进行填充改性，聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球在聚苯乙烯树脂中有着很好的界面相容性，分散性优良，提高了碳纳米管纳米粒子在聚苯乙烯树脂中的界面作用力，形成稳定物理交联位点，当聚苯乙烯树脂受到外部应力时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗冲击性聚苯乙烯复合材料，包括如下重量份的原料：100重量份的聚苯乙烯树脂、2
‑
20重量份的抗冲击改性剂，其特征在于：抗冲击改性剂为聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球，由RAFT改性碳纳米管、苯乙烯、偶氮二异丁腈通过可逆加成
‑
断裂链转移自由基聚合法制备得到。2.一种如权利要求1所述的高抗冲击性聚苯乙烯复合材料的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤：S1：向1,4
‑
二氧六环加入重量比为5
‑
20:100的RAFT改性碳纳米管和苯乙烯，分散均匀并在氮气氛围中滴加偶氮二异丁腈，在70
‑
100℃中，进行可逆加成
‑
断裂链转移自由基聚合反应18
‑
36h，过滤、洗涤、干燥，得到聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球；S2：将聚苯乙烯树脂和聚苯乙烯
‑
碳纳米管壳核微球抗冲击改性剂在双螺杆挤出机中，180
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200℃下挤出造粒，然后将粒料在平板硫化机中10
‑
15MPa压力下，170
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190℃中模压成型，得到高抗冲击性聚苯乙烯复合材料。3.权利要求2所述的高抗冲击性聚苯乙烯复合材料的制备工艺，其特征在于：所述S1中偶氮二异丁腈的用量为反应物总重量的0.6
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1.2％。4.权利要求2所述的高抗冲击性聚苯乙烯复合材料的制备工艺，其特征在于：所述RAFT改性碳纳米管的制备工艺为：S3：将重量比为100:30
‑
45的2
‑
溴...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪权波，陈海风，吴生强，
申请(专利权)人：江苏绿安擎峰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：