本发明属于材料领域，具体涉及一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
聚苯乙烯的结构式属线型结构，但分子链碳原子上有连续间隔的庞大苯基基团，这种结构决定了聚苯乙烯的特殊性能，质地刚硬，抗冲击强度较低;无规构型的聚苯乙烯光泽好、透光率大、着色性好。软化温度为80℃，在80℃以下它是硬如玻璃的固体，在80℃以上则变成较软的物体，有类似橡胶的性质，应避免高温下使用，成型性能好，在使用温度范围内，成品收缩变形性小，尺寸稳定;耐水性好，化学稳定性随温度的升高而降低;对一定浓度的无机酸、有机酸、盐类溶液及碱类、醇类、植物油类等都有较好的抵抗性，在日光下长期放置会逐渐变黄，失透并发生裂纹现象。接触油类、防虫药剂常出现开裂、变色和发粘溶化现象，在光、氧、热的作用下易老化、发黄。易溶于氯仿、二氯甲烷、甲苯、醋丁酯等有机溶剂中，保管中切忌与上述溶剂接触；
然而，由于聚苯乙烯因有脆性大、软化温度低、易产生龟裂等缺点，严重影响了它的使用，因此，对聚苯乙烯的强度改性一直是研究的重点。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料，它是由下述重量份的原料组成的：
氧化石墨烯30-40、苯乙烯190-210、碳化包覆填料7-10、烯基琥珀酸酐16-20、二苯基硅二醇3-4、辛基异噻唑啉酮1-2、过氧化二苯甲酰0.8-1。
所述的碳化包覆填料是由下述重量份的原料组成的：
甲基纤维素40-50、钛酸四丁酯26-30、十二烷基三甲基氯化铵0.5-1、三羟甲基丙烷2-3、葡萄糖3-5。
所述的碳化包覆填料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取甲基纤维素、葡萄糖混合，加入到混合料重量30-40倍的去离子水中，在50-55℃下保温搅拌1-2小时，得纤维水分散液；
（2）取钛酸四丁酯，加入到上述纤维水分散液中，加入十二烷基三甲基氯化铵，搅拌反应4-5小时，抽滤，将滤饼水洗，送入到烧结炉中，在800-900℃下煅烧100-130分钟，出料冷却，得改性填料；
（3）取上述改性填料，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，加入三羟甲基丙烷，升高温度为60-70℃，超声30-40分钟，蒸馏除去乙醇，即得所述碳化包覆填料。
一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取过氧化二苯甲酰，加入到其重量10-18倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
（2）取氧化石墨烯，与上述碳化包覆填料混合，加入到混合料重量16-19倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基硅二醇，超声2-3分钟，得石墨烯分散液；
（3）取苯乙烯、烯基琥珀酸酐混合，加入到上述石墨烯分散液中，搅拌均匀，升高温度为90-95℃，保温搅拌1-2小时，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，调节反应釜温度为60-65℃，保温搅拌4-6小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得石墨烯改性聚合物；
（4）取上述石墨烯改性聚合物，与辛基异噻唑啉酮混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，成型，即得所述石墨烯掺杂聚苯乙烯材料。
本发明的优点：
本发明以甲基纤维素、葡萄糖为碳化前驱体，先分散在水溶液中，然后以钛酸四丁酯为溶剂前驱体，通过在该水溶液中水解，再经过碳化包覆，得到碳化包覆填料，再将该包覆填料与氧化石墨烯共混分散，参与到烯基琥珀酸酐与醇的高温反应中，并在反应中引入苯乙烯单体，最后在引发剂作用下聚合，得到复合填料改性的聚苯乙烯；通过本发明的方法得到的材料，可以有效的降低填料团聚，提高成品材料的力学稳定性强度。
具体实施方式
实施例1
一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料，它是由下述重量份的原料组成的：
氧化石墨烯30、苯乙烯190、碳化包覆填料7、烯基琥珀酸酐16、二苯基硅二醇3、辛基异噻唑啉酮1、过氧化二苯甲酰0.8。
所述的碳化包覆填料是由下述重量份的原料组成的：
甲基纤维素40、钛酸四丁酯26、十二烷基三甲基氯化铵0.5、三羟甲基丙烷2、葡萄糖3。
所述的碳化包覆填料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取甲基纤维素、葡萄糖混合，加入到混合料重量30倍的去离子水中，在50℃下保温搅拌1小时，得纤维水分散液；
（2）取钛酸四丁酯，加入到上述纤维水分散液中，加入十二烷基三甲基氯化铵，搅拌反应4小时，抽滤，将滤饼水洗，送入到烧结炉中，在800℃下煅烧100分钟，出料冷却，得改性填料；
（3）取上述改性填料，加入到其重量5倍的无水乙醇中，加入三羟甲基丙烷，升高温度为60℃，超声30分钟，蒸馏除去乙醇，即得所述碳化包覆填料。
一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取过氧化二苯甲酰，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
（2）取氧化石墨烯，与上述碳化包覆填料混合，加入到混合料重量16倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基硅二醇，超声2分钟，得石墨烯分散液；
（3）取苯乙烯、烯基琥珀酸酐混合，加入到上述石墨烯分散液中，搅拌均匀，升高温度为90℃，保温搅拌1小时，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，调节反应釜温度为60℃，保温搅拌4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得石墨烯改性聚合物；
（4）取上述石墨烯改性聚合物，与辛基异噻唑啉酮混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，成型，即得所述石墨烯掺杂聚苯乙烯材料。
实施例2
一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料，它是由下述重量份的原料组成的：
氧化石墨烯40、苯乙烯210、碳化包覆填料10、烯基琥珀酸酐20、二苯基硅二醇4、辛基异噻唑啉酮2、过氧化二苯甲酰1。
所述的碳化包覆填料是由下述重量份的原料组成的：
甲基纤维素50、钛酸四丁酯30、十二烷基三甲基氯化铵1、三羟甲基丙烷3、葡萄糖5。
所述的碳化包覆填料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取甲基纤维素、葡萄糖混合，加入到混合料重量40倍的去离子水中，在55℃下保温搅拌2小时，得纤维水分散液；
（2）取钛酸四丁酯，加入到上述纤维水分散液中，加入十二烷基三甲基氯化铵，搅拌反应5小时，抽滤，将滤饼水洗，送入到烧结炉中，在00℃下煅烧130分钟，出料冷却，得改性填料；
（3）取上述改性填料，加入到其重量7倍的无水乙醇中，加入三羟甲基丙烷，升高温度为70℃，超声40分钟，蒸馏除去乙醇，即得所述碳化包覆填料。
一种石墨烯掺杂聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取过氧化二苯甲酰，加入到其重量18倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
（2）取氧化石墨烯，与上述碳化包覆填料混合，加入到混合料重量19倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基硅二醇，超声3分钟，得石墨烯分散液；
（3）取苯乙烯、烯基琥珀酸酐混合，加入到上述石墨烯分散液中，搅拌均匀，升高温度为95℃，保温搅拌2小时，送入到反应釜中，加入上述引发剂溶液，调节反应釜温度为65℃，保温搅拌6小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得石墨烯改性聚合物；
（4）取上述石墨烯改性聚合物，与辛基异噻唑啉酮混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，成型，即得所述石墨烯掺杂聚苯乙烯材料。
性能测试：
本发明实施例1的石墨烯掺杂聚苯乙烯材料力学性能测试：
弯曲强度：781kg/cm2，压缩强度974kg/cm2；
本发明实施例2的石墨烯掺杂聚苯乙烯材料力学性能测试：
弯曲强度：822kg/cm2，压缩强度992kg/cm2；
市售聚苯乙烯材料力学测试：
弯曲强度：300-500kg/cm2，压缩强度600-800kg/cm2。