本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种高性能PS复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着现代科技的发展，人们对材料性能的要求越来越高，尤其对通用塑料聚苯乙烯(PS)材料。PS主要用于汽车、家电、管材、医疗、食品等领域，但由于PS材料的低温韧性、抗静电性能、耐磨性较差，这大大限制了PS复合材料在一些特殊领域上的应用。
采用针状硅灰石作和富勒烯改性PS，制得的PS复合材料不但低温韧性得到了改善，抗静电性能和耐磨性也得到了提高，该方法至今尚未见于报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高性能PS复合材料及其制备方法，以提高PS复合材料的低温韧性、抗静电性能及面磨性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高性能PS复合材料，由以下重量份的组分制成：
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石和钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min；
(2)取出步骤(1)中搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到改性针状硅灰石。
优选地，步骤(1)中的针状硅灰石和钛酸酯偶联剂的质量比为200-280：2-3，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃。
所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目。
所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
上述任一项所述的高性能PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取60份-80份的PS、0.8份-1.2份改性针状硅灰石、6份-12份富勒烯、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料。
优选地，所述步骤(2)具体为：将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～180℃，二区温度180～220℃，三区温度180～220℃，四区温度180～220℃，五区温度180～220℃，六区温度180～220℃，机头温度180～220℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
本技术方案创新地运用针状硅灰石作为耐寒剂，可明显改善聚丙烯材料的低温韧性，这是因为添加少量的针状硅灰石，可以作为PS材料的成核剂，促进PS复合材料的异相成核，提升PS复合材料的低温韧性。
本技术方案将改性针状硅灰石作为耐寒剂使用打破了传统的硅灰石作为无机填充料使用的范畴，这具有很重要的意义。
本技术方案运用富勒烯来改性PS，，通过富勒烯的导电性、良好的耐磨性，来提高PS复合材料的抗静电性能和耐磨性。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请提供一种高性能PS复合材料，由以下重量份的组分制成：
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min。
(2)取出搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得产物。
优选地，步骤(1)中的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂的质量比为(200-280)：(2-3)，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃。
所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目。
所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
所述抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钾中的一种或多种。
上述任一项的高性能PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取60份-80份的PS、0.8份-1.2份改性针状硅灰石、6份-12份富勒烯、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料。
优选地，所述步骤(2)具体为：将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PS复合材料，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～180℃，二区温度180～220℃，三区温度180～220℃，四区温度180～220℃，五区温度180～220℃，六区温度180～220℃，机头温度180～220℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的各实施例中所用的原料如下：
PS(型号350)，台湾国乔；针状硅灰石,江西科源粉体有限公司；富勒烯，河南濮阳市永新富勒烯科技有限公司；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本发明所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
改性针状硅灰石的制备
制备例1
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min；针状硅灰石、钛酸酯偶联剂的质量比为200：2，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃；所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目；所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
(2)取出搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得产物。
制备例2
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min；针状硅灰石、钛酸酯偶联剂的质量比为200：3，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃；所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目；所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
(2)取出搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得产物。
制备例3
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min；针状硅灰石、钛酸酯偶联剂的质量比为280：2，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃；所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目；所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
(2)取出搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得产物。
制备例4
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min；针状硅灰石、钛酸酯偶联剂的质量比为280：3，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃；所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目；所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
(2)取出搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得产物。
制备例5
所述改性针状硅灰石的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的针状硅灰石、钛酸酯偶联剂加入至高速搅拌机中，搅拌10-20min；针状硅灰石、钛酸酯偶联剂的质量比为240：2.5，高速搅拌机的转速为120-300r/min，温度为30-50℃；所述针状硅灰石粒径为5μm-10μm，目数为3000目-5000目；所述钛酸酯偶联剂为AC-201。
(2)取出搅拌后的针状硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得产物。
实施例1
(1)称取60份PS、0.8份改性针状硅灰石、6份富勒烯、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钙混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度140℃，二区温度180℃，三区温度180℃，四区温度180℃，五区温度180℃，六区温度180℃，机头温度180℃；螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取80份PS、1.2份改性针状硅灰石、12份富勒烯、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬质酸钠、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度180℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取70份PS、1.0份改性针状硅灰石、9份富勒烯、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃；螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取65份PS、1.1份改性针状硅灰石、8份富勒烯、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度175℃，二区温度210℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度210℃，机头温度210℃；螺杆转速230r/min。
实施例5
(1)称取75份PS、1.2份改性针状硅灰石、7份富勒烯、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度205℃，三区温度205℃，四区温度205℃，五区温度205℃，六区温度205℃，机头温度205℃；螺杆转速250r/min。
对比例1
(1)称取65份PS、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PS复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速250r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PS复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
表1各实施例及对比例产品性能测试
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的低温冲击性能、抗静电性能、摩擦性能要好于对比例1。这大大扩展了PS复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。