[发明专利]一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明中公开了一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法，其由60‑75份聚苯乙烯、5‑10份增韧剂、20‑30份聚苯乙烯表面改性二氧化硅、0.2‑0.4份抗氧剂、0.2‑0.3份润滑剂和0.2‑0.3份光稳定剂按照重量份制备而成。本发明中的聚苯乙烯复合材料在保证力学性能的同时提高了聚苯乙烯复合材料的耐热性和尺寸稳定性。

技术领域

本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯作为五大通用塑料之一，其具有众多优点，包括加工成型优异、电绝缘性、刚性佳、透明、易着色以及价格低廉等，因此，其广泛应用于建筑、电子、装饰和家电领域。

但聚苯乙烯偏脆性，冲击强度小，容易出现应力开裂，因此常在体系中引入弹性体橡胶可以弥补聚苯乙烯树脂偏脆性质，以满足对韧性有要求的产品。但对于尺寸稳定性和耐热性要求较高的产品，如应用于室内外的电器设备，电器元件在电流传输中会散发大量热量，这就要求聚苯乙烯不仅需要满足韧性，还需要材料兼顾耐热性和尺寸稳定性要求。现有技术中有将高耐热间规聚苯乙烯和具有长径比或片状填充与聚苯乙烯熔融共混，抑制了树脂基体的分子运动，提高了聚苯乙烯材料的耐热性和收缩率，但此种方法会牺牲了材料的力学性能，尤其是韧性下降明显。此外，还有采用聚苯乙烯-马来酸酐共聚物相容剂添加到聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中，改善了马来酰胺与树脂基体的相容性，通过聚甲基丙烯酸甲酯和马来酰胺的协同作用提升了聚苯乙烯的耐热性和共混材料的界面强度，但其并没有满足材料尺寸稳定性的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种聚苯乙烯复合材料及其制备方法，通过在配方体系中加入核-壳结构的聚苯乙烯表面改性二氧化硅，在保证力学性能的同时提高了聚苯乙烯复合材料的耐热性和尺寸稳定性，从而使得制得的聚苯乙烯复合材料具有高耐热、低收缩的特点，解决了现有的聚苯乙烯材料无法兼具力学性能、耐热性和尺寸稳定性的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面提供了一种聚苯乙烯复合材料，其由60-75份聚苯乙烯、5-10份增韧剂、20-30份聚苯乙烯表面改性二氧化硅、0.2-0.4份抗氧剂、0.2-0.3份润滑剂和0.2-0.3份光稳定剂按照重量份制备而成。

进一步的，所述聚苯乙烯为通用聚苯乙烯，其在200℃、5kg条件下的熔融指数为2-20g/10min。

进一步的，本发明中的增韧剂为本领域中的常规选择，所述增韧剂可提及的实例包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种。

进一步的，所述聚苯乙烯表面改性二氧化硅制备方法包括以下步骤：

二氧化硅表面功能化：将携带乙烯基官能团的硅烷偶联剂、二氧化硅和去离子水按照质量比1:20:600混合均匀，于80-100℃加热搅拌8-10h后，经过脱水、清洗、分离得到第一固体沉淀物，将所述第一固体沉淀物烘干，制得表面功能化改性纳米二氧化硅；这里所述携带乙烯基官能团的硅烷偶联剂可提及的实例包括乙烯基三甲氧硅烷、KH-570硅烷偶联剂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

聚苯乙烯表面改性二氧化硅制备：取6-8g表面功能化改性纳米二氧化硅、0.05-0.1g引发剂偶氮二异丁腈溶于40-50g甲苯中，加热至55-65℃并搅拌分散均匀，经过氮气吹扫后，加入苯乙烯单体45-55g，搅拌反应8-10h后，混合溶液离心分离得到第二固体沉淀物，将所述第二固体沉淀物烘干，制得聚苯乙烯表面改性二氧化硅。