CN101531809B

CN101531809B - 一种聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的制备方法

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Publication number: CN101531809B
Application number: CN2009100742369A
Authority: CN
Inventors: 许并社; 魏丽乔; 王樱花; 刘伟
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2009-04-25
Filing date: 2009-04-25
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2029-04-25
Also published as: CN101531809A

Abstract

一种聚碳酸酯PC-聚苯乙烯PS共混合金的制备方法是将PC、PS与SiO₂进行包覆制得高聚物后，将TiO₂再与SiO₂进行包覆得到无机粒子，然后将高聚物与无机粒子再次进行熔融得到共混合金。本发明方法简便，易于操作实现，周期短，制备出的共混合金具有较好的耐紫外光性，耐磨性及耐候性。

Description

一种聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚碳酸酯PC-聚苯乙烯PS共混合金的制备方法，尤其是一种采用溶胶-凝胶法制备包括纳米TiO₂/SiO₂粉体以及PC/PS共混物的制备方法。

背景技术

制备聚碳酸酯PC-聚苯乙烯PS共混合金方法的文献报道不多。公开报道的文献有公开号为CN1962759的“一种聚碳酸酯/苯乙烯-丙烯腈共聚物合金的制备方法”发明专利，该发明方法采用不含双键的氢化聚丁二烯和苯乙烯的嵌段共聚物或氢化聚异戊二烯和苯乙烯的嵌段共聚物直接和聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、抗氧剂在双螺杆挤出机中共挤出制备改性的聚碳酸酯/苯乙烯-丙烯腈共聚物合金。该方法不但简化了加工工艺，而且制备的改性聚碳酸酯/苯乙烯-丙烯腈共聚物合金，具有良好的机械性能和加工性能以及耐候性，尤其是缺口冲击强度和断裂生长率，与PC/ABS合金相比提高了50％，接近1000J/m左右，断裂生长率提高了300％，达到了120％左右。但只是单纯的高聚物的物理共混，对于聚碳酸酯的光学性能与外观形貌并未做出进一步改进。

华中科技大学的金名惠、王莉芳在“用于化妆品的SiO₂/TiO₂复合微球的制备与表征”一文中，通过对溶胶凝胶法在微米级的二氧化硅微球上包覆一层纳米级的二氧化钛粒子，将制备出的复合微粒表面接枝聚合进一步改性，改性前后的复合颗粒用FT-IR、XRD表征，并用扫描电镜观察了微粒的形貌，用紫外分光光度计扫描了添加改性后的复合微粒的自制防晒液的紫外吸收谱图，发现经复合后的纳米TiO₂粒子的分散性能得到明显改善，紫外吸收能力较纯TiO₂增强80％，且光催化能力得到很大抑制，TiO₂作为防晒剂安全性能大大提高，并讨论了该复合粒子在化妆品中的应用。该文的制备方法较为成熟，而且经过SiO₂包覆改性的TiO₂的吸收紫外线的能力大大提高，值得借鉴。但是并未用于高聚物方面的共混改性。

石家庄铁道学院的孙秀果等在“用二氧化硅表面改性纳米二氧化钛的制备及表征”一文中，针对二氧化钛纳米颗粒在水性涂料中极易团聚、分散性差的问题，以提高TiO₂分散稳定性为目的，用并流中和法，以锐钛矿型纳米TiO₂粉体为载体，硅酸钠为包覆剂，用硫酸调节pH值，成功地在纳米TiO₂表面包覆致密的SiO₂膜。借助Fourier变换红外光谱、X射线衍射技术和X射线能量散射谱，表征样品的键合情况、相态结构、表面的化学成分，同时测定包覆改性前后的纳米TiO₂比表面积和酸溶性。Fourier变换红外光谱和X射线能量散射谱结果表明：该包覆方法可行，二氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO₂表面，在包覆层和纳米TiO₂颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键。酸溶实验分析和X射线衍射技术结果证实：在TiO₂纳米颗粒表面包覆了一层致密SiO₂膜。比表面测定的结果显示：改性后TiO₂的比表面积随质量分数m(SiO₂)∶m(TiO₂)增加而减小。但仅适用于水性涂料，方法还是值得借鉴。

中国科学院兰州化学物理研究所和兰州大学化学化工学院的刘鹏、中国科学院兰州化学物理研究所的田军等在“纳米SiO₂表面接枝聚合苯乙烯”一文中，通过对纳米SiO₂进行表面修饰，引入乙烯基功能基，将其与苯乙烯进行溶液聚合，制备了PS表面接枝纳米SiO₂。苯乙烯转化率、接枝率和接枝效率分别为60.7％、24.0％和1.31％。透射电镜表明PS表面接枝纳米SiO₂在有机溶剂中具有较好的分散性，可用于制备无机纳米聚合物材料。但是接枝效率较低，有待继续研究探讨。

本发明根据聚碳酸酯-聚苯乙烯的物理化学性质，将高聚物按照一定比例共混并加入无机物，以进一步改善高聚物的性能和功能，并提出一种用于制备聚碳酸酯PC-聚苯乙烯PS共混合金的方法。

发明内容

本发明要解决的问题是通过对聚碳酸酯PC与聚苯乙烯PS共混研究及实验，解决PC/PS共混合金中PC的缺口敏感性和熔体粘度降低的问题，并找出二者最佳的共混工艺方法来，以提高供混合金的光学性能和力学性能。从而提供一种聚碳酸酯PC-聚苯乙烯PS共混合金的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用溶胶-凝胶法。先将聚碳酸酯与聚苯乙烯颗粒混合均匀，在磁力搅拌下依次加入四氢呋喃、正硅酸乙酯TEOS溶液，再量取加入丙酮去离子水混合溶液，得到的PC/PS纳米共混物与经过表面包覆改性的纳米TiO₂/SiO₂粉体复合，采用熔融注射法成型，制得聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金。

本发明一种聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的制备方法，包括采用溶胶-凝胶法制备PC/PS共混物以及纳米TiO₂/SiO₂粉体的方法，其具体的工艺方法按质量百分比计，按下列步骤进行：

(1)聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备

首先，将PC、PS按照100∶3～100∶15的比例混合，溶解于四氢呋喃中，然后在加热回流下搅拌，温度控制在45～55℃之间，其中，四氢呋喃∶PC＝6∶1～8∶1；其次，将正硅酸乙酯TEOS，加入溶解液中，控制质量百分比SiO₂∶PC＝1∶100～5∶100，搅拌10～20min，再向溶解液中逐滴加入pH值为2.0的丙酮去离子水混合溶液，其中，丙酮∶PC＝3∶100～5∶100，去离子水∶PC＝2∶250～4∶250，回流搅拌2～2.5h，得到PC/PS凝胶；最后，待凝胶熟化后脱除溶剂，在120℃下烘干2～3h，制得PC/PS/SiO₂纳米复合材料；

(2)纳米TiO₂/SiO₂粉体的制备

①TEOS水解包覆纳米TiO₂

首先，将纳米TiO₂、去离子水按照3∶100～6∶100的比例混合，超声振荡20～30min；其次，在搅拌下滴加经超声波处理的TEOS水溶液，控制质量百分比SiO₂/TiO₂＝1/1；然后加入质量分数为25％的氨水做催化剂，其中，氨水∶纳米TiO₂＝1∶1～3∶1，搅拌4～4.5h，得到SiO₂包覆的纳米TiO₂浆液；最后，将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得SiO₂包覆的纳米TiO₂粉体；

②氨基硅烷偶联剂表面改性TiO₂/SiO₂纳米复合粉体

首先，将TiO₂/SiO₂纳米复合粉体、去离子水按照3∶100～6∶100的比例混合均匀，超声振荡20～30min；其次，将氨基硅烷偶联剂加入浆液中，其中，氨基硅烷偶联剂∶PC＝0.1∶100～5∶100，在70～80℃下搅拌2～2.5h，得到经过氨基硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO₂/SiO₂浆液；最后，将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得改性的TiO₂/SiO₂纳米复合粉体；

(3)将上述TiO₂/SiO₂纳米复合粉体和聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物，按质量百分比0.5～5％的比例共混均匀后，干燥水分含量＜0.01％，在压力为600～1200公斤/厘米²、温度在230～280℃下成型，即为聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金。

本发明上述技术方案中所述的聚碳酸酯与聚苯乙烯的含量按质量百分比为100∶6～100∶8；所述的溶胶-凝胶过程中调节溶液pH值的酸为盐酸；所述的聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的质量百分比为SiO₂∶PC＝1∶100～5∶100。

本发明的一种聚碳酸酯PC-聚苯乙烯PS共混合金的方法，其突出的实质性特点在于将透明的PS溶入到了透明的PC中，弥补了PC耐紫外光性差的特性；利用PS的折射率与PC几乎相同的特性，保证了成型后PC的透明度；并通过添加具有耐磨擦性能的SiO₂和耐紫外光性能的TiO₂，提高了PC的光学和力学性能。

与现有技术相比，本发明在PC/PS共混物的基础上，添加了经过纳米SiO₂改性过的纳米TiO₂，不仅提高了PC的耐磨性和耐紫外光性，而且还增强了PC的综合性能。其具体的优点与积极效果还在于：

(1)在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物制备的这一步骤中，将纳米相SiO₂加入到聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物中，起到了交联的作用，使PC/PS基体热分解产生的小分子难以扩散和挥发，延缓了基体的热分解，提高了PC/PS基体的热稳定性。其中，1％SiO₂/PC/PS纳米复合材料的热分解温度最高，达到了510℃。

1％SiO₂/PC/PS纳米复合材料中分散的SiO₂形成粒径为20～60nm的颗粒，并均匀分散在PC/PS连续相中，没有明显的团聚，仍保持较高的76％透过率，纳米SiO₂的加入，在一定程度上影响了PC的光透过率。

(2)光催化降解亚甲基蓝实验结果表明，SiO₂在纳米TiO₂表面形成了包覆层后，加快了电子空穴的复合过程，使粉体的光催化活性降低。纳米TiO₂的加入对PC有一定的光催化降解，表面包覆改性得到的纳米TiO₂/SiO₂可显著提高PC的耐光以及耐老化性能。经紫外光辐照后PC/PS，0.5％TiO₂/SiO₂/PC/PS纳米复合材料、1％TiO₂/SiO₂/PC/PS纳米复合材料、3％TiO₂/SiO₂/PC/PS纳米复合材料、5％TiO₂/SiO₂/PC/PS纳米复合材料的色差值、黄化值分别为4.61、11.80，3.19、10.2，1.04、7.23，2.89、9.56，2.01、8.47。

由此可见，1％TiO₂/SiO₂/PC/PS纳米复合材料的色差值、黄化值最低，抗变色和抗老化能力最强。TiO₂/SiO₂纳米复合粒子可以提高PC/PS抗紫外光性能。

(3)采用聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的方法，将熔融注射成型后的PC/PS、1％TiO₂/SiO₂/PC/PS样条在型号为XLD-0.1kN，最大试验力的4％～100％的电子拉力试验机上进行拉伸强度试验。经检测，1％TiO₂/SiO₂/PC/PS拉伸强度为66.056MPa，而未添加TiO₂/SiO₂的PC/PS样条为61.427MPa；再将成型后的PC/PS、1％TiO₂/SiO₂/PC/PS样条在型号为ZCJ-500，冲击速度为3.83m/s的冲击试验机上进行缺口冲击强度的试验。经检测，1％PC/PS/TiO₂/SiO₂样条的缺口冲击强度为4.0kg·cm，而未添加TiO₂/SiO₂的PC/PS样条则为2.4kg·cm。

由此可见，通过改性后的PC/PS/TiO₂/SiO₂样条的力学性能得到了一定提高。

本发明聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金采用溶胶-凝胶的方法，使无机粒子与有机高分子聚合物复合在一起，使得制备方法更简便，工艺操作易于实现，而且周期短，提高了高聚物的物理及化学性能。

附图说明

图1是本发明PC/PS/SiO₂的扫描电镜图，

图中：SiO₂粒子成球体状均匀地分布在PC与PS组成的连续相中，由标尺可估算出SiO₂粒子的直径在20～60nm之间。

图2是本发明纳米TiO₂/SiO₂的扫描电镜图和EDS能谱图。

图中：TEOS水解包覆的纳米TiO₂有所团聚，粒子直径明显增大，由标尺可估算出长约为50～60nm，宽约为20～30nm。

图3是本发明的EDS能谱图。

图中：谱图可看出有Si原子和Ti原子存在，说明SiO₂已成功地包覆在TiO₂上。Au原子是喷金所致，不影响观察结果。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的详细说明，本领域的技术人员在阅读了本实施例后，能够理解或实施本发明的制备方法，并按照该方法能够制备出本发明所述的聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金来。

实施方式1

第一步，制备聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物

首先，将PS、PC按照质量百分比7％的比例混合，取PS 0.35g、PC 5g，然后在加热回流下搅拌，PS、PC溶解于30ml的四氢呋喃中，温度控制在45～55℃之间；其次，将0.16g的正硅酸乙酯TEOS，加入溶解液中，然后搅拌10min，再向溶解液中逐滴加入pH值为2.0的丙酮去离子水混合溶液，其中，丙酮为0.196g，去离子水为0.06g，然后回流搅拌2h，得到PC/PS凝胶。待凝胶熟化后脱除溶剂，然后在120℃下烘干2h，制得PC/PS/SiO₂纳米复合材料。

在上述步骤中，由于四氢呋喃的沸点为65.4℃，加热温度过高或过低，会导致PC与PS会溶解不均匀，因此，在45～55℃之间温度最佳；另外，作为溶剂的四氢呋喃，当其含量是PC的六倍时溶解效果最好，低于六倍时PC、PS溶解不完全，高于八倍含量的时候形成的胶体过稀，对PC的性能有影响；TEOS水解生成的SiO₂的含量对PC也有影响，低于PC含量的1％时，对PC的性能影响很小，高于PC含量的5％时，不仅会大大降低PC的透明性，而且不容易在挤出与注射机中成型，会降低PC的力学性能和光学性能；丙酮、去离子水的含量高于上限值，会加速溶胶-凝胶的反应，易产生爆聚现象，得不到稳定的胶体，低于下限值则会使反应不完全。

第二步，制备纳米TiO₂/SiO₂

(1)TEOS水解包覆纳米TiO₂

首先，将5g纳米TiO₂、100ml去离子水混合，超声振荡20min；其次，在搅拌下滴加经超声处理的TEOS水溶液，控制质量百分比SiO₂/TiO₂＝1/1；然后加入10ml质量分数为25％的氨水做催化剂，搅拌4h，得到SiO₂包覆的纳米TiO₂浆液；然后将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得SiO₂包覆的纳米TiO₂粉体。

在上述步骤中，要注意控制SiO₂与TiO₂的质量百分比为1∶1，由于所选的两种纳米材料的粒径差不多，且是SiO₂包覆改性TiO₂，要保证质量比，二氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO₂表面，在包覆层和纳米TiO₂颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键，包覆均匀。另外，氨水作为催化剂，高于三倍纳米TiO₂含量时，包覆不均匀，低于一倍含量时，对纳米TiO₂的光催化性能影响不大；去离子水提供一个反应的场所，需保证各种物质充分反应，低于下限值100/3时，反应不完全，高于上限值100/6时会影响包覆效果。

(2)氨基硅烷偶联剂KH550表面改性TiO₂/SiO₂纳米复合粉体

首先，将5gTiO₂/SiO₂纳米复合粉体、100ml去离子水混合，超声振荡20min；其次，将0.2g KH550加入浆液中，在70℃下搅拌2h，得到经过氨基硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO₂/SiO₂浆液；然后将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得改性的TiO₂/SiO₂纳米复合粉体。

在上述步骤中，需要注意氨基硅烷偶联剂量不能过多，根据填料的量来决定，一般是填料含量的0.1％～2％，且此时的反应温度为70℃时最佳。

(3)将上述步骤的纳米TiO₂/SiO₂粉体和聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物和按照质量百分比1％的比例共混，聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的干燥指标水分含量不超过0.01％，在压力为600～1200公斤/厘米²、温度在230～280℃下成型，即制得聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金。

实施方式2

在高聚物共混合金中，作为填料的无机物只占很小一部分，不到百分之十。本发明为了提高聚碳酸酯的综合性能，考虑加入无机粒子纳米TiO₂和纳米SiO₂来改善其性能。为了研究无机粒子的含量对高聚物性能的影响，通过对比的方法来优选出最能提高聚碳酸酯的综合性能的无机粒子的含量。因此，按照实施方式1的工艺方法，实施例2的区别在于：纳米TiO₂/SiO₂粉体与PC/PS/SiO₂纳米复合材料的含量比为0.5％；在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，PS为PC的3％，即0.15g，PC为5g；正硅酸乙酯为0.05g，丙酮为0.15g，去离子水为0.04g；在纳米TiO₂/SiO₂的制备这一步骤中，正硅酸乙酯为0.16g，氨水为5ml，KH550为3％。

实施方式3

按照实施方式1的工艺方法，实施方式3的区别在于：纳米TiO₂/SiO₂粉体与PC/PS/SiO₂纳米复合材料的含量比为0.5％。在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，PS为PC的15％，即0.75g，PC为5g；正硅酸乙酯为0.25g，丙酮为0.25g，去离子水为0.08g；在纳米TiO₂/SiO₂的制备这一步骤中，正硅酸乙酯为0.16g，氨水为15ml，KH550为5％。

实施方式4

按照实施方式1的工艺方法，实施方式4的区别在于：纳米TiO₂/SiO₂粉体与PC/PS/SiO₂纳米复合材料的含量比为3％。在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，PS为PC的3％，即0.15g，PC为5g；正硅酸乙酯为0.05g，丙酮为0.15g，去离子水为0.04g；在纳米TiO₂/SiO₂的制备这一步骤中，正硅酸乙酯为0.16g，氨水为5ml，KH550为3％。

实施方式5

实施方式5的区别在于：纳米TiO₂/SiO₂粉体与PC/PS/SiO₂纳米复合材料的含量比为3％。在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，PS为PC的15％，即0.75g，PC为5g；正硅酸乙酯为0.25g，丙酮为0.25g，去离子水为0.08g；在纳米TiO₂/SiO₂的制备这一步骤中，正硅酸乙酯为0.16g，氨水为15ml，KH550为5％。

实施方式6

实施方式6的区别在于：纳米TiO₂/SiO₂粉体与PC/PS/SiO₂纳米复合材料的含量比为5％；在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，PS为PC的3％，即0.15g，PC为5g；正硅酸乙酯为0.05g，丙酮为0.15g，去离子水为0.04g；在纳米TiO₂/SiO₂的制备这一步骤中，正硅酸乙酯为0.16g，氨水为5ml，KH550为3％。

实施方式7

按照实施方式1的工艺方法，实施方式3的区别在于：纳米TiO₂/SiO₂粉体与PC/PS/SiO₂纳米复合材料的含量比为5％；在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，PS为PC的15％，即0.75g，PC为5g；正硅酸乙酯为0.25g，丙酮为0.25g，去离子水为0.08g；在纳米TiO₂/SiO₂的制备这一步骤中，正硅酸乙酯为0.16g，氨水为15ml，KH550为5％。

在实施本发明的上述方法例中，需要注意以下问题：

(1)高聚物之间的共混比例对高聚物合金的性能有很大影响，且PC进行共混改性的主要目的就是改善PC的缺口敏感性和降低熔体粘度。因为PC的熔体粘度和流动性随PS加入量的增多而逐步下降，而PS与PC的质量百分比在6％～8％之间时，共混物的综合改性效果最理想。另外，由于PS价格大大低于PC，PC、PS共混能起到改性和降低成本兼得的效果。

(2)在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备这一步骤中，需在酸性环境下反应，故选择盐酸作为调节剂。因为使用盐酸可以：①促进TEOS的水解，起到水解催化剂的作用；②使TEOS、丙酮和水三种彼此不能混溶的溶液能够均匀混合。③解胶，即使沉淀溶解。在没有酸的情况下，金属醇盐往往会由于水而起加水分解反应，生成白色沉淀，但当加入一定酸时，立即就可使其溶解。

(3)在聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备步骤中，溶胶-凝胶过程中的催化剂溶液的滴加速度影响稳定的溶胶的生成。

在TEOS水解时，需要向体系添加丙酮和充当水解催化剂的盐酸的水溶液才能制得二氧化硅溶胶的水溶液。通常先用丙酮和TEOS混合成均相溶液，然后将水和盐酸的混合溶液充分搅拌之后缓慢滴加到TEOS的丙酮溶液中。TEOS的水解反应为放热反应，如果滴加速度过快，会发生局部水解过快生成白色沉淀，以致不能生成均匀凝胶；如果采用逐滴滴加的方式，则反应比较平坦，可在一定程度上控制水解速度，从而缓冲了水解缩聚的进程。这时水解产生的聚合物会有一部分溶于丙酮阻碍了粒子的团聚，从而形成稳定的溶胶溶液；若直接将参加反应的水倒入到TEOS的丙酮溶液中会造成局部水解过快，来不及溶于丙酮中而直接发生缩聚反应生成聚合物，生成的聚合物经碰撞交联而形成沉聚物，得不到稳定的溶胶。

(4)在纳米TiO₂/SiO₂制备的步骤中，需要选择合适的硅烷偶联剂，硅烷偶联剂作为一种常用改性剂，利用其分子中的无机功能区与填料表面的羟基，即-OH反应，以单分子形式缠结于填料表面，同时利用长链部分形成偶联剂与有机基体的缠结或反应，从而构成填料与有机体的“桥连”，将两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度。

硅烷偶联剂的选择原则：硅烷偶联剂的通式如图Y(CH₂)_nSiX₃，此处，n＝0～3；X-可水解的基团；Y一有机官能团，能与树脂起反应。X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，这些基团水解时即生成硅醇(Si(OH)₃)，而与无机物质结合，形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反应基可与有机物质反应而结合。在两类性能互异的基团中，以Y基团最重要、它对制品性能影响很大，起决定偶联剂的性能作用。只有当Y基团能和对应的树脂起反应，才能使复合材料的强度提高。一般要求Y基团要与树脂相容并能起偶联反应。当Y为无反应性的烷基或芳基时，对极性树脂是不起作用的，但可用于非极性树脂，如硅橡胶、聚苯乙烯等的胶接中。当Y含反应性官能基，要注意它与所用树脂的反应性及相容性。当Y含氨基时，是属于催化性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化剂，也可作为环氧和聚氨酯树脂的固化剂，这时偶联剂完全参与反应，形成新键。氨基硅烷类的偶联剂是属于通用型的，几乎能与各种树脂起偶联作用，但聚酯树脂例外。x基团的种类对偶联效果没有影响。因此，根据Y基团中反应基的种类，硅烷偶联剂也分别称为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等，这几种有机官能团硅烷是最常用的硅烷偶联剂。

本发明用到的有机材料是聚碳酸酯、聚苯乙烯，选择氨基硅烷中的KH550。KH-550，即γ-氨丙基三乙氧基硅烷(NH₂-CH₂-CH₂-CH₂-Si(OC₂H₅)₃)，是一种通用的氨基偶联剂，广泛运用于促进无机和有机高分子材料的粘接。分子的含硅部分能够提供对基材的强力键接。主要的胺官能团能与一系列热固性树脂、热塑性塑料和合成橡胶材料发生作用。

偶联剂的用量根据填料直径尺寸决定，一般为填料用量的0.1％-2％。

Claims

1.一种聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的制备方法，包括采用溶胶-凝胶法制备聚碳酸酯PC/聚苯乙烯PS共混物以及纳米TiO₂/SiO₂粉体的方法，其特征在于所述的共混合金的制备方法按质量百分比计按下列步骤进行：

(1)聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物的制备

首先，将PC、PS按照100∶3～100∶15的比例混合，溶解于四氢呋喃中，在加热回流下搅拌，温度控制在45～55℃之间，其中，四氢呋喃∶PC＝6∶1～8∶1；其次，将正硅酸乙酯TEOS加入溶解液中，控制质量百分比SiO₂∶PC＝1∶100～5∶100，然后搅拌10～20min，再向溶解液中逐滴加入pH值为2.0的丙酮去离子水混合溶液，其中，丙酮∶PC＝3∶100～5∶100，去离子水∶PC＝2∶250～4∶250，然后回流搅拌2～2.5h，得到PC/PS凝胶，待凝胶熟化后脱除溶剂，最后，在120℃下烘干2～3h，制得PC/PS/SiO₂纳米复合材料；

(2)纳米TiO₂/SiO₂粉体的制备

①TEOS水解包覆纳米TiO₂

首先，将纳米TiO₂、去离子水按照3∶100～6∶100的比例混合，超声振荡20～30min；其次，在搅拌下滴加经超声波处理的TEOS水溶液，控制质量百分比SiO₂∶TiO₂＝1∶1；然后加入质量分数为25％的氨水催化剂，其中，氨水∶纳米TiO₂＝1∶1～3∶1，搅拌4～4.5h，得到SiO₂包覆的纳米TiO₂浆液；最后，将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得TiO₂/SiO₂纳米复合粉体；

②氨基硅烷偶联剂表面改性TiO₂/SiO₂纳米复合粉体

首先，将TiO₂/SiO₂纳米复合粉体、去离子水按照3∶100～6∶100的比例混合，超声振荡20～30min；其次，将氨基硅烷偶联剂加入浆液中，其中，氨基硅烷偶联剂∶PC＝0.1∶100～5∶100，在70～80℃下搅拌2～2.5h，得到经过氨基硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO₂/SiO₂浆液；最后，将浆液过滤、洗涤、干燥，研磨，制得改性的TiO₂/SiO₂纳米复合粉体；

(3)将上述TiO₂/SiO₂纳米复合粉体和聚碳酸酯/聚苯乙烯共混物，按质量百分比0.5～5％的比例共混均匀后，干燥水分含量＜0.01％，在压力为600～1200千克/厘米²，温度为230～280℃下成型，即为聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金。

2.权利要求书1所述的聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的制备方法，其特征是聚碳酸酯与聚苯乙烯的含量按质量百分比为：100∶6～100∶8。

3.权利要求书1所述的聚碳酸酯-聚苯乙烯共混合金的制备方法，其特征是溶胶-凝胶过程中调节溶液pH值的酸为盐酸。