[发明专利]聚苯乙烯基炭化微球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚苯乙烯基炭化微球及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：(1)、采用修饰剂对碳酸钙进行修饰，得到修饰剂包覆的碳酸钙；其中，修饰剂含有磺酸基和乙烯基；(2)、将修饰剂包覆的碳酸钙与苯乙烯在交联剂及引发剂的作用下进行交联聚合反应，得到聚苯乙烯基包覆的碳酸钙；(3)、将聚苯乙烯基包覆的碳酸钙进行炭化，得到聚苯乙烯基炭化微球。本发明的聚苯乙烯基炭化微球的制备方法制得的聚苯乙烯基炭化微球较优的耐高温、力学和阻燃的性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚苯乙烯基炭化微球及其制备方法和应用。

背景技术

碳酸钙作为高分子体系的填料，能够提高高分子制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度，并降低制品的成本。但碳酸钙表面效应的存在，使得表面原子处于裸露状态，周围缺少相邻的原子，易与其他原子结合而稳定，在应用过程中容易聚集和团聚。且其亲水疏油的性质使得碳酸钙与聚合物的亲和性差，易形成聚集体，造成在聚合物内部分散不均匀，从而造成两材料间界面缺陷，直接应用效果差。

因此，为了改善碳酸钙与聚合物的界面相容性，通常对碳酸钙表面进行有机改性。例如，用硬脂酸、铝酸酯以及钛酸酯等对碳酸钙进行表面修饰并作为填料加入到聚合物中。但是由于有些聚合物的加工温度较高，传统的有机物修饰的填料会热降解而无法满足其加工过程要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统有机改性的碳酸钙会热降解而无法满足高分子材料加工过程要求的问题，提供一种聚苯乙烯基炭化微球及其制备方法和应用。

一种聚苯乙烯基炭化微球的制备方法，包括如下步骤：

(1)、采用修饰剂对碳酸钙进行修饰，得到修饰剂包覆的碳酸钙；其中，所述修饰剂含有磺酸基和乙烯基；

(2)、将所述修饰剂包覆的碳酸钙与苯乙烯在交联剂及引发剂的作用下进行交联聚合反应，得到聚苯乙烯基包覆的碳酸钙；

(3)、将所述聚苯乙烯基包覆的碳酸钙进行炭化，得到聚苯乙烯基炭化微球。

在其中一个实施例中，所述炭化的条件为：在保护气体氛围下，阶段式控温至第一至第四阶段分别恒温反应3h～5h，所述第一至第四阶段的温度分别为300℃～310℃、390℃～410℃、490℃～510℃和590℃～610℃。

在其中一个实施例中，控温至第一阶段反应的程序为：

以9℃/min～11℃/min的速度升温至240℃～260℃，再以1℃/min～3℃/min的速度升温至270℃～290℃恒温3h～5h，再以1℃/min～3℃/min的速度升温至300℃～310℃恒温3h～5h，再以1℃/min～3℃/min的速度降到室温；

控温至第二阶段反应的程序为：

以9℃/min～11℃/min的速度升温至240℃～260℃，再以1℃/min～3℃/min的速度升温至270℃～290℃恒温3h～5h，再以1℃/min～3℃/min的速度升温至390℃～410℃恒温3h～5h，再以1℃/min～3℃/min的速度降到室温；

控温至第三阶段反应的程序为：

以9℃/min～11℃/min的速度升温至240℃～260℃，再以1℃/min～3℃/min的速度升温至270℃～290℃恒温3h～5h，再以9℃/min～11℃/min的速度升温至390℃～410℃，再以1℃/min～3℃/min的速度升温至490℃～510℃恒温3h～5h，再以1℃/min～3℃/min的速度降到室温；

控温至第四阶段反应的程序为：