一种聚苯乙烯树脂基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及材料领域，具体设及聚苯乙締树脂与硅烷偶联剂功能化改性石墨締、 弹性体POE-g-MAH的烙融共混改性。
【背景技术】
[0002] 聚苯乙締(PS)具有透明性高、阻燃、易于加工成型和价格低廉等优良性能而获得 了广泛的应用。但PS热变形溫度较低、质硬面脆和冲击性能差限制了 PS在某些领域的应用。 为了拓宽PS的应用领域，提高PS的附加值，对其实施强初化改性是目前PS的主要研究方向。
[0003] 传统的PS增初方法是用橡胶类弹性体作为增初剂，虽然能改善PS的冲击性能，但 同时会导致模量和玻璃化转变溫度降低。而将PS与普通塑料或工程塑料共混，组份之间的 相容性不佳导致对共混体系强度和初性的提高不明显。
[0004] 相比于其他共混技术，烙融共混具有技术简单、适宜于大规模工业化生产而成为 PS共混改性的主要技术手段。在众多PS烙融共混的方法中，在PS中添加纳米填料，如纳米碳 酸巧、纳米二氧化娃、蒙脱±等，W及(膨胀)石墨、碳纳米管(CNT)、纤维等已经获得了大量 的研究。但传统的共混过程中填料与PS的相容性较差、界面结合强度低，导致填料的分散均 匀性差，需要提高添加量才能获得性能较好的复合材料。
[000引当前，将石墨締及其衍生物与PS复合可W充分发挥石墨締优良的力学、热学、电学 及其他功能特性，为制备高性能PS基复合材料提供了新的思路。但因石墨締及其衍生物的 纳米尺寸效应及高的比表面能导致其在PS基体中极易团聚，不仅不能充分发挥石墨締的优 异性能，还会降低基体树脂的性能。因此，探索改善石墨締在PS基体中的分散，提高其与PS 的界面结合具有重要的工程意义。
[0006] 另一方面，尽管聚苯乙締与石墨締复合材料的导电性能、热性能和力学强度与纯 聚苯乙締相比有一定提高，但该聚苯乙締复合材料的脆性也增大了，在聚苯乙締与石墨締 复合材料在推广使用过程中存在明显的不足。
[0007] 因此，制备同时具有高力学强度、良好柔初性，分解溫度和玻璃化转变溫度较普通 聚苯乙締材料更高的新型聚苯乙締基复合材料具有重要的意义。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种具有优良力学性能和耐热性能的聚苯乙締基复合材 料。在改善复合材料性能的同时，拓宽其应用范围。
[0009] 本发明将硅烷偶联剂3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷简称APTES;将氧化石墨締 (Gra地ene 化ide)简称为其英文缩写GO;将马来酸酢接枝的聚氧化乙締简称POE-g-MAH。
[0010] 本发明提供了一种聚苯乙締树脂基复合材料，所述复合材料由聚苯乙締树脂、填 料和弹性体组成，其中所述填料是硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締，所述弹性体是POE- g-MAH; W 重量百分比计 ，复合材料中聚苯乙締树脂为 68 ~ 94.75 % ， 硅烷偶联剂功能化改性 氧化石墨締为0.25~2%，POE-g-MAH为5~30 %。
[0011] 进一步的，W重量百分比计，所述复合材料中聚苯乙締树脂为84%~84.75%，娃 烧偶联剂功能化改性氧化石墨締为0.25~1 %，P0E-g-MAH为15%。优选重量百分比为，所述 复合材料中聚苯乙締树脂为84.25%，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締为0.75%，P0E-g- MAH 为 15%。
[0012] 所述的硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締所指的硅烷偶联剂可为本领域常用的 硅烷偶联剂，优选为APTES。
[0013] 所述的复合材料中硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締，所述氧化石墨締可由石墨 締由氧化剂氧化后，经超声得到;其中氧化剂优选为强氧化剂，选自浓硫酸、硝酸钢、高儘酸 钟、浓硝酸、Ξ价钻盐、过硫酸盐、过氧化物、重铭酸钟、氯酸盐中的一种或两种及W上的组 么 η 〇
[0014] 所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締为PAS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性氧化 石墨締由W下方法制备得到：
[001引（1)取氧化石墨締，在水中超声；
[0016] (2)取APTES，逐滴加入水中；
[0017] (3)将步骤(1)制备的溶液加入步骤(2)制备的溶液中，揽拌，过滤，C1 -巧的有机醇 溶剂洗涂后，干燥。
[0018] 或者，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締为AT-G0,该硅烷偶联剂功能化改性 氧化石墨締由W下方法制备得到：
[0019] (1)取氧化石墨締，在甲苯中超声；
[0020] (2)取APTES逐滴加到步骤(1)溶液中，回流，升溫，过滤，甲苯洗涂，干燥。
[0021] 或者，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締为AS-G0,该硅烷偶联剂功能化改性 氧化石墨締由W下方法制备得到：
[0022] (1)取氧化石墨締，在水中超声；
[002引（1)取APTES，逐滴加入步骤（1)溶液中，揽拌，过滤，C1-巧的有机醇溶剂洗涂后，干 燥。
[0024] 本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨締中的氧化石墨締，由下述方法制 备得到：
[0025] 在干燥的烧杯中加入115mL 98 %的的浓硫酸，用冰水浴冷却至4°C W下，在激烈揽 拌下加入5g的天然石墨粉(NGP)和2.5g化N03的混合物，然后再缓慢加入15g的KMn化，并将 反应体系的溫度控制在20°CW下（15°CW上），继续揽拌反应5min后将体系溫度升至35±3 °C，恒溫揽拌30min后在激烈揽拌下加入230mL的去离子水，并将反应体系溫度控制在98°C 左右，保持15min后加入355mL的去离子水进行高溫水解，最后加入30mL的出化中和未反应的 强氧化剂，趁热抽滤并用用稀盐酸和去离子水充分洗涂，在真空干燥箱中干燥，得到氧化石 fT[7| 0
[0026] 本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨締可为PAS-GO,由W下方法制备 得到：
[0027] 取氧化石墨締，在去离子水中室溫超声化，得到Img/mL氧化石墨締水溶液;取ImL APTES，逐滴加入去离子水中，在45°C下反应化，得到PAS的水溶液，再加入Img/mL氧化石墨 締溶液，在室溫下不断揽拌反应地后，抽滤并用无水乙醇充分洗涂。产物放入60°C的真空干 燥箱干燥24h，得到PAS-GO。
[0028] 或者，本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨締为AT-G0,由W下方法制 备得到：
[0029] 向Ξ 口烧瓶中加入GO和甲苯室溫下超声2h，得到Img/mLGO甲苯溶液，再取ImL的 APTES逐滴加到不断揽拌的Ξ口烧瓶中，在30°C下回流反应化，再升溫100°C反应化，反应完 全后抽滤，用甲苯(洗Ξ次)洗去剩余的APTES，放入60°C的真空干燥箱干燥2地，得到AT-G0。
[0030] 或者，本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨締为AS-G0,由W下方法制 备得到：
[0031] 取氧化石墨締，在去离子水中室溫超声化，得到Img/mL氧化石墨締水溶液;取ImL APTES逐滴加 ImgAiL氧化石墨締水溶液中，在室溫下不断揽拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇 多次充分洗涂。放入60°C的真空干燥箱干燥24h，得到AS-G0。
[0032] 本发明还提供了一种上述各种复合材料的制备方法，烙融共混法。
[0033] 具体的，该法可包括如下步骤：
[0034] 按照W重量百分比计，取聚苯乙締树脂为84%~84.75%，硅烷