一种改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法与流程

本发明涉及一种具有高韧性、导热性能好的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，属于高分子材料改性
技术领域：
和加工
技术领域：
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背景技术：
：塑料工业的飞速发展，其静电危害也日益引起人们的重视。众所周知，塑料具有优越的电绝缘性能。因为它大都是有机化合物，其分子中的化合键都是共价键。因此它既不能电离，也不能传递自由电子。所以在塑料的生产及使用过程中极易带上静电。聚苯乙烯是目前世界上应用最为广泛，产量增长最快的树脂之一，在包装、轻工、建筑、电子、电器和汽车等行业具有广泛的应用。但是其导热系数低，易起静电，无法满足散热及高强度的工业需求。目前提高聚苯乙烯导热系数，比较常见的方法是通过添加高热导系数的无机填料，添加一些填料可以提高热导系数，但是会带来其他的缺陷，如添加金属材料之后其抗腐蚀性能差，价格高昂、不易加工成型；添加金属氧化物材料之后会导致生产成本高、加工工艺复杂；添加石墨材料之后会引起其绝缘性能变差，因此，如何对聚苯乙烯塑料进行改性，是研究的重点。技术实现要素：本发明的目的之一是提供一种高韧性、高导热性能的改性聚苯乙烯塑料薄膜，该薄膜的填料为六方氮化硼，在低填料掺量下，该复合材料可获得较高的导热系数。本发明的目的之二是提供上述高韧性、高导热性能的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法。本发明采用的技术方案是：一种改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，方法如下：1)六方氮化硼预处理：将六方氮化硼与偶联剂溶于水中，搅拌均匀，干燥；2)将聚苯乙烯、三元乙丙橡胶和六方氮化硼在双滚筒混合机中混炼20-40分钟，加入增溶剂，使其混合均匀，将混合均匀的复合材料在成型机中压膜成型。上述的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:0.55-3.3。上述的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，所述的偶联剂的用量为六方氮化硼总质量的1-3％。上述的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，优选的，所述的硅烷偶联剂为KH-550(γ―氨丙基三乙氧基硅烷)、KH-560(γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)或KH-570(γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)中的一种或二种以上的混合。上述的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，所述的增溶剂的用量为聚苯乙烯、三元乙丙橡胶和六方氮化硼总质量的1-5％。上述的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，所述的增溶剂为SB(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、EPM(乙烯-丙烯无规共聚物)或SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)中的一种或二种以上的混合。上述的改性聚苯乙烯塑料薄膜的制备方法，步骤2)中，混炼时，前、后滚筒的温度为140-170℃。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以六方氮化硼、聚苯乙烯、三元乙丙橡胶为原料，利用熔融共混法制备出聚苯乙烯塑料薄膜。本发明制备方法简单易操作，可控性强，在低填料掺量下，该薄膜材料可获得较高的韧性和导热系数，可规模化放大生产。与聚苯乙烯本身的性能相比，本发明改性后的聚苯乙烯塑料薄膜，导热性能好，所合成的薄膜材料随着氮化硼填充量的增加，制备的聚苯乙烯塑料薄膜可以提高热导系数，防止起静电造成火灾。所合成的薄膜材料当氮化硼的填充量达到某一临界值并有良好的分散状态后，便可在体系中形成导热网链条，当六方氮化硼所占30％时导热系数达到最高。附图说明图1是不同偶联剂预处理六方氮化硼的红外光谱图。图2是聚苯乙烯塑料薄膜断面电镜图。具体实施方式下面结合具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明。实施例11)六方氮化硼预处理：将偶联剂KH-550(偶联剂的添加量为六方氮化硼总质量的2％)和去离子水混合，磁力搅拌大约20min，然后将六方氮化硼添加到上述混合液中，继续磁力搅拌60min，再于70℃水浴中继续搅拌45min，过滤，产物在110℃下干燥12小时，得到六方氮化硼粉末。2)采用熔融共混法：按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:0.55，将六方氮化硼、聚苯乙烯和三元乙丙橡胶共混，在双滚筒混合机中混炼30分钟，按聚苯乙烯、三元乙丙橡胶和氮化硼总质量的3％加入增溶剂SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)，使其混合均匀，混炼时前、后滚筒的温度为150℃，将混合均匀的复合材料在XH-406电动加硫成型机中压膜，电动加硫成型机的温度控制在180-210℃，压膜成型，得改性聚苯乙烯塑料薄膜，氮化硼含量为5％。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表1。由图2可见，A为基体聚苯乙烯塑料薄膜的断面电镜图，B为掺杂BN的聚苯乙烯塑料薄膜的断面电镜图，由图显示，BN在聚苯乙烯塑料薄膜内均匀分散，相互连接形成导热网络，使得聚苯乙烯塑料薄膜的热导率明显提高。实施例2制备方法同实施例1，不同点在于，按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:1.25。得到的改性聚苯乙烯塑料薄膜，氮化硼含量为10％。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表1。实施例3制备方法同实施例1，不同点在于，按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:1.65。得到的改性聚苯乙烯塑料薄膜，氮化硼含量为15％。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表1。实施例4制备方法同实施例1，不同点在于，按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:2.20。得到的改性聚苯乙烯塑料薄膜，氮化硼含量为20％。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表1。实施例5制备方法同实施例1，不同点在于，按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:2.75。得到的改性聚苯乙烯塑料薄膜，氮化硼含量为25％。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表1。实施例6制备方法同实施例1，不同点在于，按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:3.30。得到的改性聚苯乙烯塑料薄膜，氮化硼含量为30％。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表1。表1由表1可见，聚苯乙烯塑料薄膜的热导率随六方氮化硼含量的增加而增加，氮化硼的含量从5％到30％，热导率从0.2184W/(m·K)增大到0.4883W/(m·K)，纯的聚苯乙烯塑料薄膜的热导率为0.1866W/(m·K)，当填料含量为30％时，热导率比纯的聚苯乙烯塑料薄膜提高了161.7％，当填料的含量非常小时，填料分散在基体中以孤岛的形式存在，填料在基体中并没有相互接触，填料之间还有PS基体的成份，导热率并不是很高，随着填料的增加，导热填料之间能够相互接触，导热填料之间相互连接形成导热链或导热网络，复合材料的导热率会有很大提高。实施例71)六方氮化硼预处理：按表2取不同的偶联剂(偶联剂的添加量为六方氮化硼总质量的2％)和去离子水混合，磁力搅拌大约20min，然后将六方氮化硼添加到上述混合液中，继续磁力搅拌60min，再于70℃水浴中继续搅拌45min，过滤，产物在110℃下干燥12小时，得到六方氮化硼粉末。2)采用熔融共混法：按质量比，聚苯乙烯:三元乙丙橡胶:氮化硼＝10:1:3.3，将六方氮化硼、聚苯乙烯和三元乙丙橡胶共混，在双滚筒混合机中混炼30分钟，按聚苯乙烯、三元乙丙橡胶和氮化硼中质量的3％加入增溶剂SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)，使其混合均匀，混炼时，前、后滚筒温度为150℃，将混合均匀的复合材料在XH-406电动加硫成型机中压膜，电动加硫成型机的温度控制在180-210℃，压膜成型，得改性聚苯乙烯塑料薄膜。如图1，显示了不同偶联剂处理的六方氮化硼的红外光谱图，其中经硅烷偶联剂处理的氮化硼所展示谱图的形状和峰的位置与文献中所报道的氮化硼的大体一致。位于783cm-1和1383cm-1的吸收带是六方氮化硼的特征吸收峰，其中783cm-1对应B-N-B键的面外弯曲振动的吸收峰，而1383cm-1对应B-N键的面内伸缩振动吸收峰，而经KH570处理后，氮化硼在1727cm-1处产生新的谱带，对应于KH570分子中的羰基伸缩振动。将得到的聚苯乙烯塑料薄膜进行导热及力学性能测试，测试结果如表2。表2实施例8方法同实施例6，只改变混炼时间，结果如表3。表3混炼时间拉伸强度热导系数20min16.13MPa0.469230min17.14MPa0.488340min17.08MPa0.4890实施例9方法同实施例6，只改变增溶剂，结果如表4。表4增溶剂拉伸强度热导系数SB16.98MPa0.4844EPM17.06MPa0.4836SBS17.14MPa0.4883实施例10方法同实施例6，只改变前后滚筒的温度，结果如表5。表5当前第1页1 2 3