一种ps-硅灰石复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种PS-硅灰石复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅灰石是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状，其吸油性低、电 导率低、绝缘性较好，主要用作高聚物基复合材料的增强填料。
[0003] 由于硅灰石和高分子材料的相容性较差，将两类物质直接复合在一起得到的复合 材料物理性能较差，严重地限制了复合材料的应用，因此，如何提高硅灰石和其它高分子材 料之间的相容性，得到物理性能优的复合材料成为本领域亟需解决的技术难题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题为提供一种可提高硅灰石和其它高分子材料之间的相 容性的PS-硅灰石复合材料。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种PS-硅灰石复合材料，其具有以硅 灰石为核，以PS为壳的核壳结构。
[0006] 本发明的PS-硅灰石复合材料具有以硅灰石为核，以PS为壳的核壳结构，以非极 性的PS为壳使得在接触界面与其它非极性聚合物（如聚烯烃）有很好的相容性，而作为核 的硅灰石贡献二维平面增强作用，这样很好地解决了材料之间的相容性问题。
[0007] 优选地，PS-硅灰石复合材料按重量份计包括如下组分：
[0008] PS 30 份-40 #; 硅灰石 20份-30份；
[0009] 硅烷偶联剂 0.2份-0.3份； 十二燒基苯磺酸枘 2份-8份； 过硫酸盐 4份-8份; 硫酸铝或三氯化铁 2份-5份。
[0010] 优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。上述硅烷偶联 剂通式为：Y-SiX3，其中，X是与Si原子相连且能水解的基团，如烷氧基，酰氧基，羟基等；Y 表不能与有机基体反应的官能团，如乙烯基、环氧基、氣基等，由于硅烷偶联剂在同一个分 子中具有这两类化学基团，因此它既能与硅灰石中的0H基团反应，又能与PS中的C=C双 键作用起到偶联的功效，这样很好地解决了PS和硅灰石的相容性问题。
[0011] 优选地，所述过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠。
[0012] 本发明还提供了一种PS-硅灰石复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0013] (1)称取重量份为0. 2份-0. 3份的硅烷偶联剂和20份-30份的硅灰石混合并搅 拌，得到硅灰石混合料；
[0014] (2)称取重量份为30份-40份的PS、2份-8份的十二烷基苯磺酸钠和4份-8份的 过硫酸盐配制成水溶液，再与步骤（a)中得到的硅灰石混合料混合后水热反应一段时间， 接着加入重量份为2份-5份的硫酸铝或三氯化铁，过滤洗涤即得到PS-硅灰石复合材料。 上述水溶液中的水可根据实际需求加入，更优选地按重量份计可为180份-240份。
[0015] 优选地，所述步骤（1)中搅拌的时间为10min-20min，搅拌的温度为80°C_100°C， 搅拌的速度为60r/min-100r/min。
[0016] 优选地，所述步骤⑵中水热反应的时间为20min_2h，水热反应的温度为 70°C-90°C。
【具体实施方式】
[0017] 为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施 方式做详细的说明。
[0018] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的 情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019] 本发明的实施例中所用的原料如下：PS(型号350)，台湾国乔；硅灰石（型号 G-80)，辽宁天石矿业；硅烷偶联剂（型号狃550、狃560、狃570)，南京奥诚；十二烷基苯磺酸 钠，济南凯信化工；过硫酸钾，济南丰乐；过硫酸钠，济南丰乐；硫酸铝，淄博光正铝盐；三氯 化铁，东莞立成。
[0020] 本发明实施例所用的仪器如下：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。
[0021] 实施例1
[0022] (1)称取KH5500. 2份和硅灰石20份混合并搅拌，搅拌时间为lOmin搅拌温度为 80°C，搅拌速度为60r/min，得到娃灰石混合料；
[0023] (2)称取PS30份、十二烷基苯磺酸钠2份和过硫酸钾4份配制成水溶液，再与步 骤（1)中得到的硅灰石混合料混合后70 °C下水热反应lh，接着加入硫酸铝2份，过滤洗涤 即得到PS-硅灰石复合材料P1。
[0024] 实施例2
[0025] (1)称取KH5600. 3份和娃灰石30份混合并搅拌，搅拌时间为20min搅拌温度为 100°C，搅拌速度为80r/min，得到娃灰石混合料；
[0026] (2)称取PS40份、十二烷基苯磺酸钠8份和过硫酸钠8份配制成水溶液，再与步 骤（1)中得到的硅灰石混合料混合后80°C下水热反应1. 5h，接着加入三氯化铁5份，过滤 洗涤即得到PS-硅灰石复合材料P2。
[0027] 实施例3
[0028] (1)称取KH5700. 2份和硅灰石25份混合并搅拌，搅拌时间为15min搅拌温度为 90°C，搅拌速度为100r/min，得到娃灰石混合料；
[0029] (2)称取PS40份、十二烷基苯磺酸钠8份和过硫酸钾8份配制成水溶液，再与步 骤（1)中得到的硅灰石混合料混合后70 °C下水热反应lh，接着加入硫酸铝3份，过滤洗涤 即得到PS-硅灰石复合材料P3。
[0030] 实施例4
[0031] (1)称取KH5700. 2份和硅灰石20份混合并搅拌，搅拌时间为20min搅拌温度为 100°C，搅拌速度为80r/min，得到娃灰石混合料；
[0032] (2)称取PS35份、十二烷基苯磺酸钠6份和过硫酸钠6份配制成水溶液，再与步 骤（1)中得到的硅灰石混合料混合后90 °C下水热反应2h，接着加入硫酸铝4份，过滤洗涤 即得到PS-硅灰石复合材料P4。
[0033] 对比例1
[0034]称取硅灰石20份加入到70份聚丙烯（PP)，经高混机搅拌10分钟，接着加入双螺 杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料D1。
[0035] 应用例1
[0036] 将对比例1中的硅灰石替换为PS-硅灰石复合材料P1，其它条件完全相同，得到 PP复合材料XI。
[0037] 对比例2
[0038] 称取硅灰石20份加入到60份聚乙烯（PE)，经高混机搅拌10分钟，接着加入双螺 杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料D2。
[0039] 应用例1
[0040] 将对比例1中的硅灰石替换为PS-硅灰石复合材料P2,其它条件完全相同，得到 PE复合材料X2。
[0041] 对Dl、D2、XI和X2的性能测试结果如下，其中拉伸强度的测试标准为ASTMD638， 弯曲强度的测试标准为ASTMD790,冲击强度的测试标准为ASTMD256 :
[0042]
[0043] 通过上述结果可以看出，由本发明制备的PS-硅灰石复合材料制得的XI和X2相 较于对比例D1和D2,拉伸强度，弯曲强度，冲击强度均有不少程度的提高，这表明本发明制 备的PS-硅灰石复合材料很好地解决了材料之间的相容性问题，有利于得到性能优良的高 分子复合材料。
[0044] 虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例， 而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并 不离开本发明的实质构思和范围。
【主权项】
1. 一种PS-硅灰石复合材料，其特征在于，具有以硅灰石为核，以PS为壳的核壳结构。2. 根据权利要求1所述的PS-硅灰石复合材料，其特征在于，按重量份计包括如下组 分： PS 30 份-40 份； 硅灰石 20份-3:0份; 硅烷偶联剂 0.2份-0.3份； 十二楗基苯續酸钠 2份-8份; 过硫酸盐 4份-8份； 硫酸铝或三氯化铁 2份-5份。3. 根据权利要求2所述的PS-硅灰石复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为 KH550、KH560、KH570 中的一种或多种。4. 根据权利要求2所述的PS-硅灰石复合材料，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钾 或过硫酸钠。5. -种PS-硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 称取重量份为0. 2份-0. 3份的硅烷偶联剂和20份-30份的硅灰石混合并搅拌，得 到硅灰石混合料； (2) 称取重量份为30份-40份的PS、2份-8份的十二烷基苯磺酸钠和4份-8份的过 硫酸盐配制成水溶液，再与步骤（a)中得到的硅灰石混合料混合后水热反应一段时间，接 着加入重量份为2份-5份的硫酸铝或三氯化铁，过滤洗涤即得到PS-硅灰石复合材料。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（1)中搅拌的时间为 10min_20min，搅拌的温度为 80°C_100°C，搅拌的速度为 60r/min_100r/min。7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)中水热反应的时间为 20min-2h，水热反应的温度为70°C-90°C。
【专利摘要】本发明提供了一种PS-硅灰石复合材料及其制备方法，其中前者具有以硅灰石为核，以PS为壳的核壳结构。本发明的PS-硅灰石复合材料具有以硅灰石为核，以PS为壳的核壳结构，以非极性的PS为壳使得在接触界面与其它非极性聚合物(如聚烯烃)有很好的相容性，而作为核的硅灰石贡献二维平面增强作用，这样很好地解决了材料之间的相容性问题。
【IPC分类】C08K3/34, C08K9/06, C08K3/30, C08L25/06, C08K3/16, C08K13/06, C08K5/42
【公开号】CN105111604
【申请号】CN201510627436
【发明人】刘凯, 黄家奇, 程健
【申请人】安徽江淮汽车股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月25日