CN105585789A - 一种聚苯乙烯树脂基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚苯乙烯树脂基复合材料及其制备方法，属于材料领域。该聚苯乙烯树脂基复合材料由聚苯乙烯树脂为基体，以硅烷偶联剂功能化改性的石墨烯片为填料，以弹性体POE-g-MAH为增韧剂，经熔融共混法制得。聚苯乙烯树脂基复合材料的弹性强度、拉伸强度及弹性模量较聚苯乙烯树脂显著提高。

Description

一种聚苯乙烯树脂基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及聚苯乙烯树脂与硅烷偶联剂功能化改性石墨烯、弹性体POE-g-MAH的熔融共混改性。
背景技术
聚苯乙烯(PS)具有透明性高、阻燃、易于加工成型和价格低廉等优良性能而获得了广泛的应用。但PS热变形温度较低、质硬面脆和冲击性能差限制了PS在某些领域的应用。为了拓宽PS的应用领域，提高PS的附加值，对其实施强韧化改性是目前PS的主要研究方向。
传统的PS增韧方法是用橡胶类弹性体作为增韧剂，虽然能改善PS的冲击性能，但同时会导致模量和玻璃化转变温度降低。而将PS与普通塑料或工程塑料共混，组份之间的相容性不佳导致对共混体系强度和韧性的提高不明显。
相比于其他共混技术，熔融共混具有技术简单、适宜于大规模工业化生产而成为PS共混改性的主要技术手段。在众多PS熔融共混的方法中，在PS中添加纳米填料，如纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、蒙脱土等，以及(膨胀)石墨、碳纳米管(CNT)、纤维等已经获得了大量的研究。但传统的共混过程中填料与PS的相容性较差、界面结合强度低，导致填料的分散均匀性差，需要提高添加量才能获得性能较好的复合材料。
当前，将石墨烯及其衍生物与PS复合可以充分发挥石墨烯优良的力学、热学、电学及其他功能特性，为制备高性能PS基复合材料提供了新的思路。但因石墨烯及其衍生物的纳米尺寸效应及高的比表面能导致其在PS基体中极易团聚，不仅不能充分发挥石墨烯的优异性能，还会降低基体树脂的性能。因此，探索改善石墨烯在PS基体中的分散，提高其与PS的界面结合具有重要的工程意义。
另一方面，尽管聚苯乙烯与石墨烯复合材料的导电性能、热性能和力学强度与纯聚苯乙烯相比有一定提高，但该聚苯乙烯复合材料的脆性也增大了，在聚苯乙烯与石墨烯复合材料在推广使用过程中存在明显的不足。
因此，制备同时具有高力学强度、良好柔韧性，分解温度和玻璃化转变温度较普通聚苯乙烯材料更高的新型聚苯乙烯基复合材料具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有优良力学性能和耐热性能的聚苯乙烯基复合材料。在改善复合材料性能的同时，拓宽其应用范围。
本发明将硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷简称APTES；将氧化石墨烯(GrapheneOxide)简称为其英文缩写GO；将马来酸酐接枝的聚氧化乙烯简称POE-g-MAH。
本发明提供了一种聚苯乙烯树脂基复合材料，所述复合材料由聚苯乙烯树脂、填料和弹性体组成，其中所述填料是硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯，所述弹性体是POE-g-MAH；以重量百分比计，复合材料中聚苯乙烯树脂为68～94.75％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.25～2％，POE-g-MAH为5～30％。
进一步的，以重量百分比计，所述复合材料中聚苯乙烯树脂为84％～84.75％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.25～1％，POE-g-MAH为15％。优选重量百分比为，所述复合材料中聚苯乙烯树脂为84.25％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.75％，POE-g-MAH为15％。
所述的硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯所指的硅烷偶联剂可为本领域常用的硅烷偶联剂，优选为APTES。
所述的复合材料中硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯，所述氧化石墨烯可由石墨烯由氧化剂氧化后，经超声得到；其中氧化剂优选为强氧化剂，选自浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾、浓硝酸、三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物、重铬酸钾、氯酸盐中的一种或两种及以上的组合。
所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为PAS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯由以下方法制备得到：
(1)取氧化石墨烯，在水中超声；
(2)取APTES，逐滴加入水中；
(3)将步骤(1)制备的溶液加入步骤(2)制备的溶液中，搅拌，过滤，C1-C5的有机醇溶剂洗涤后，干燥。
或者，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为AT-GO，该硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯由以下方法制备得到：
(1)取氧化石墨烯，在甲苯中超声；
(2)取APTES逐滴加到步骤(1)溶液中，回流，升温，过滤，甲苯洗涤，干燥。
或者，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为AS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯由以下方法制备得到：
(1)取氧化石墨烯，在水中超声；
(1)取APTES，逐滴加入步骤(1)溶液中，搅拌，过滤，C1-C5的有机醇溶剂洗涤后，干燥。
本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯中的氧化石墨烯，由下述方法制备得到：
在干燥的烧杯中加入115mL98％的的浓硫酸，用冰水浴冷却至4℃以下，在激烈搅拌下加入5g的天然石墨粉(NGP)和2.5gNaNO3的混合物，然后再缓慢加入15g的KMnO4，并将反应体系的温度控制在20℃以下(15℃以上)，继续搅拌反应5min后将体系温度升至35±3℃，恒温搅拌30min后在激烈搅拌下加入230mL的去离子水，并将反应体系温度控制在98℃左右，保持15min后加入355mL的去离子水进行高温水解，最后加入30mL的H2O2中和未反应的强氧化剂，趁热抽滤并用用稀盐酸和去离子水充分洗涤，在真空干燥箱中干燥，得到氧化石墨。
本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯可为PAS-GO，由以下方法制备得到：
取氧化石墨烯，在去离子水中室温超声2h，得到1mg/mL氧化石墨烯水溶液；取1mLAPTES，逐滴加入去离子水中，在45℃下反应2h，得到PAS的水溶液，再加入1mg/mL氧化石墨烯溶液，在室温下不断搅拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇充分洗涤。产物放入60℃的真空干燥箱干燥24h，得到PAS-GO。
或者，本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯为AT-GO，由以下方法制备得到：
向三口烧瓶中加入GO和甲苯室温下超声2h，得到1mg/mLGO甲苯溶液，再取1mL的APTES逐滴加到不断搅拌的三口烧瓶中，在30℃下回流反应3h，再升温100℃反应3h，反应完全后抽滤，用甲苯(洗三次)洗去剩余的APTES，放入60℃的真空干燥箱干燥24h，得到AT-GO。
或者，本发明所述的硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯为AS-GO，由以下方法制备得到：
取氧化石墨烯，在去离子水中室温超声2h，得到1mg/mL氧化石墨烯水溶液；取1mLAPTES逐滴加1mg/mL氧化石墨烯水溶液中，在室温下不断搅拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇多次充分洗涤。放入60℃的真空干燥箱干燥24h，得到AS-GO。
本发明还提供了一种上述各种复合材料的制备方法，熔融共混法。
具体的，该法可包括如下步骤：
按照以重量百分比计，取聚苯乙烯树脂为84％～84.75％，硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯为0.25～1％，POE-g-MAH为15％；将所述填料、弹性体与聚苯乙烯树脂颗粒混合均匀后，在混炼机上熔融共混制备不同填料含量的聚苯乙烯树脂基复合材料。熔融共混温度为180～200℃，共混时间为5～20min，转子转速为10～50r/min。所得复合材料在平板硫化机上热压成型获得复合材料板材，热压温度为180～200℃，热压压力为10～20MPa，热压保压时间为5～10min。板材经过裁片得到哑铃状试样做拉伸测试，长方形试样做冲击实验。
本发明所采用的填料是经硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯片，石墨烯由天然石墨经强氧化剂氧化并经强力超声分散得到。在天然石墨氧化制备氧化石墨的过程中，可以在氧化石墨烯的表面引入大量的极性含氧官能团(如羟基、羧基和环氧基等)；同时，硅烷偶联剂含有的氨基及乙氧基能与氧化石墨烯表面的极性含氧官能团发生脱醇和氢键作用，以及和POE-g-MAH的酐基作用，不仅能促进石墨烯的分散，而且能增强组份之间的界面结合。
本发明具体提供了三种经硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯，其制备和结构如下所示：
本发明采用价格低廉、用途广泛的热塑性聚苯乙烯树脂为基体，以硅烷偶联剂功能化改性的石墨烯，以弹性体POE-g-MAH为增韧剂，采用熔融共混法制备复合材料。本发明的制备工艺过程简单，所得复合材料具有较高的力学性能和热性能。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所用聚合物基体和填料的来源丰富，成本低廉。在技术上为了抑制填料在基体中的团聚、促进分散，采用石墨烯和弹性体为聚合物的改性剂，充分发挥石墨烯和弹性体对PS的协同增强增韧作用。
(2)本发明的纳米复合材料制备方法简单，易操作、实用性广。
(3)本发明所得纳米复合材料具有优异的力学性能和热性能。在满足性能要求的同时，所需填料的量较少。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想的前提下，还可以做出其他多种形式的修改、替换或者变更。
以下以实施例形式的具体实施方法，对本发明的上述内容在做进一步的详细说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1GO、PAS-GO、AT-GO、AS-GO和复合材料的红外光谱图；
图2GO、PAS-GO、AT-GO、AS-GO和复合材料的X-射线衍射图谱；
图3GO、PAS-GO、AT-GO和AS-GO的失重图谱；
图4不同含量的硅烷偶联剂功能化石墨烯/POE-g-MAH/PS纳米复合材料拉伸强度测试结果；
图5不同含量的硅烷偶联剂功能化石墨烯/POE-g-MAH/PS纳米复合材料弹性模量测试结果；
图6不同含量的硅烷偶联剂功能化石墨烯/POE-g-MAH/PS纳米复合材料冲击强度测试结果；
图715％POE-g-MAH/PS共混物扫描电镜照片；
图80.75wt.％PAS-GO/POE-g-MAH/PS纳米复合材料扫描电镜照片；
图90.75wt.％AT-GO/POE-g-MAH/PS纳米复合材料扫描电镜照片；
图100.75wt.％AS-GO/POE-g-MAH/PS纳米复合材料扫描电镜照片；
图110.75wt.％硅烷偶联剂功能化石墨烯/POE-g-MAH/PS复合材料纳米扫描电镜照片；
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1
氧化石墨的制备：在干燥的烧杯中加入115mL98％的浓硫酸，用冰水浴冷却至4℃以下，激烈搅拌下加入5g天然石墨粉和2.5gNaNO3的混合物，然后再缓慢加入15gKMnO4，并将反应体系的温度控制在20℃以下(15℃以上)，继续搅拌反应5min后将体系温度升至35±3℃，恒温搅拌30min后在激烈搅拌下加入230mL去离子水。将上述体系转入加热的油浴锅，体系反应温度控制在98℃左右，保持15min，然后加355mL热的去离子水进行高温水解，加30mLH2O2中和未反应的强氧化剂，趁热抽滤并用稀盐酸洗涤，再用大量的水洗涤溶液至中性后过滤，得到的滤饼在50℃下干燥24h，得到氧化石墨。
硅烷偶联剂功能化石墨烯(PAS-GO)的制备步骤：取1mLAPTES的逐滴加入去离子水中，在45℃下反应2h，得到PAS的水溶液，再加入1mg/mLGO(预先超声2h)水溶液，在室温下不断搅拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇充分洗涤。产物放入60℃的真空干燥箱干燥24h。
复合材料的制备：将0.075g硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.425gPS混合均匀后，将混合物加入到熔融混炼机上于200℃下混炼15min，转子转速为50r/min。复合材料中填料的百分含量为0.25％。
为便于比较，纯PS及POE-g-MAH/PS共混物也采用与上述相同的熔融共混条件制备。
所得的复合材料采用平板硫化机压片。将样品制备成哑铃状试样(62.5×3.25×0.7mm3)做拉伸测试，将样品制备成长方体(10×1.5mm2)做冲击测试。其中拉伸速度为10mm/min，冲击摆锤为7.5J。
拉伸和冲击测试结果如表1所示。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了7.0％和8.5％。
实施例2
氧化石墨的制备、硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO填料的制备方法同实施例1。在复合材料的制备过程中，将0.15gPAS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.35gPS，经与实施例1相同过程的熔融共混后，得到填料的质量百分含量为0.5％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了8.3％和11.7％。
实施例3
氧化石墨的制备、硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO填料的制备方法同实施例1。在复合材料的制备过程中，将0.225gPAS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.275gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为0.75％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了9.6％和20.2％。热性能测试结果如表2所示。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，采用硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO所得的聚苯乙烯树脂基纳米复合材料的热性能都有一定的提高，最大分解温度Tm提高了4℃。
实施例4
氧化石墨的制备、硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO填料的制备方法同实施例1。在复合材料的制备过程中，将0.3gPAS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.2gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为1％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯PAS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了9.0％和12.8％。
实施例5
氧化石墨的制备过程同实施例1。
硅烷偶联剂功能化石墨烯(AT-GO)的制备步骤：将一定量的氧化石墨加入和甲苯溶液中，室温下超声2h后得到1mg/mL氧化石墨烯-甲苯溶液，再取1mL硅烷偶联剂APTES逐滴加到不断搅拌的氧化石墨烯甲苯溶液中，在30℃下回流反应3h，再升温100℃反应3h，反应完全后抽滤，用甲苯洗涤，产物置于60℃的真空干燥箱干燥24h。
复合材料的制备：将0.075g硅烷偶联剂功能化石墨烯AT-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.425gPS混合，经与实施例1相同过程的熔融共混后，得到填料的质量百分含量为0.25％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AT-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了6.0％和9.6％。
实施例6
氧化石墨的制备过程同实施例1。硅烷偶联剂功能化石墨烯(AT-GO)的制备步骤同实施例5。在复合材料的制备过程中，将0.15gAT-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.35gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为0.5％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AT-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了10.0％和14.9％。
实施例7
氧化石墨的制备过程同实施例1。硅烷偶联剂功能化石墨烯(AT-GO)的制备步骤同实施例5。在复合材料的制备过程中，将0.225gAT-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.425gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为0.75％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AT-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了19.3％和17.0％。热性能测试结果如表2所示。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，采用硅烷偶联剂功能化石墨烯AT-GO所得的聚苯乙烯树脂基纳米复合材料的热性能都有一定的提高，最大分解温度Tm提高了3℃。
实施例8
氧化石墨的制备过程同实施例1。硅烷偶联剂功能化石墨烯(AT-GO)的制备步骤同实施例5。在复合材料的制备过程中，将0.3gAT-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.2gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为1％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AT-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了8.0％和12.8％。
实施例9
氧化石墨的制备过程同实施例1。取氧化石墨烯，在水中超声2h，得1mg/mLGO水溶液。
硅烷偶联剂功能化石墨烯(AS-GO)的制备步骤：取1mLAPTES逐滴加至预先超声2h的1mg/mLGO水溶液中，在室温下不断搅拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇多次充分洗涤。放入60℃的真空干燥箱干燥24h。
复合材料的制备：将0.075g硅烷偶联剂功能化石墨烯AS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.425gPS混合，经与实施例1相同过程的熔融共混后，得到填料的质量百分含量为0.25％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了8.6％和16.0％。
实施例10
氧化石墨的制备过程同实施例1。取氧化石墨烯，在水中超声2h，得1mg/mLGO水溶液。硅烷偶联剂功能化石墨烯(AS-GO)的制备步骤同实施例9。在复合材料的制备过程中，将0.15gAT-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.35gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为0.5％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了10.6％和23.4％。
实施例11
氧化石墨的制备过程同实施例1。取氧化石墨烯，在水中超声2h，得1mg/mLGO水溶液。硅烷偶联剂功能化石墨烯(AS-GO)的制备步骤同实施例9。在复合材料的制备过程中，将0.225gAS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.275gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为0.75％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了18.9％和30.9％。热性能测试结果如表2所示。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，采用硅烷偶联剂功能化石墨烯AS-GO所得的聚苯乙烯树脂基纳米复合材料的热性能都有一定的提高，最大分解温度Tm提高了7℃。
实施例12
氧化石墨的制备过程同实施例1。取氧化石墨烯，在水中超声2h，得1mg/mLGO水溶液。硅烷偶联剂功能化石墨烯(AS-GO)的制备步骤同实施例9。在复合材料的制备过程中，将0.3gAS-GO、4.5gPOE-g-MAH和25.2gPS，经与实施例1相同过程的熔体共混后，得到填料的质量百分含量为1％的复合材料。复合材料的测试试样制备及测试条件同实施例1，结果见表1。可以看出，与POE-g-MAH/PS共混物相比，添加硅烷偶联剂功能化石墨烯AS-GO所得的复合材料的拉伸强度和冲击强度都有一定的提高，分别提高了16.9％和13.8％。
本发明中的复合材料的组成与性能如下表所示：
表1聚苯乙烯基复合材料的组成和性能
表2聚苯乙烯基纳米复合材料的热学性能
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或等同替换。如对填料的类别，尺寸等的改变，而不脱离本发明实质范围的任何修改或局部替换，均应覆盖在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯树脂基复合材料，其特征在于：所述复合材料由聚苯乙烯树脂、填料和弹性体组成，其中所述填料是硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯，所述弹性体是POE-g-MAH；以重量百分比计，复合材料中聚苯乙烯树脂为68～94.75％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.25～2％，POE-g-MAH为5～30％；优选以重量百分比计，所述复合材料中聚苯乙烯树脂为84％～84.75％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.25～1％，POE-g-MAH为15％。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：以重量百分比计，所述复合材料中聚苯乙烯树脂为84.25％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.75％，POE-g-MAH为15％。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求3所述复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为PAS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯由以下方法制备得到：
(1)取氧化石墨烯，在水中超声；
(2)取3-氨丙基三乙氧基硅烷，逐滴加入水中；
(3)将步骤(1)制备的溶液加入步骤(2)制备的溶液中，搅拌，过滤，C1-C5的有机醇溶剂洗涤后，干燥。
5.根据权利要求3所述复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为AT-GO，该硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯由以下方法制备得到：
(1)取氧化石墨烯，在甲苯中超声；
(2)取3-氨丙基三乙氧基硅烷，逐滴加到步骤(1)溶液中，回流，升温，过滤，甲苯洗涤，干燥。
6.根据权利要求3所述复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为AS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯由以下方法制备得到：
(1)取氧化石墨烯，在水中超声；
(1)取3-氨丙基三乙氧基硅烷，逐滴加入步骤(1)溶液中，搅拌，过滤，C1-C5的有机醇溶剂洗涤后，干燥。
7.根据权利要求4所述复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为PAS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯由以下方法制备得到：
在干燥的烧杯中加入115mL98％的的浓硫酸，用冰水浴冷却至4℃以下，在激烈搅拌下加入5g的天然石墨粉(NGP)和2.5gNaNO3的混合物，然后再缓慢加入15g的KMnO4，并将反应体系的温度控制在20℃以下(15℃以上)，继续搅拌反应5min后将体系温度升至35±3℃，恒温搅拌30min后在激烈搅拌下加入230mL的去离子水，并将反应体系温度控制在98℃左右，保持15min后加入355mL的去离子水进行高温水解，最后加入30mL的H2O2中和未反应的强氧化剂，趁热抽滤并用用稀盐酸和去离子水充分洗涤，在真空干燥箱中干燥，得到氧化石墨烯；取氧化石墨烯，在去离子水中室温超声2h，得到1mg/mL氧化石墨烯水溶液；
取1mL3-氨丙基三乙氧基硅烷，逐滴加入去离子水中，在45℃下反应2h，得到PAS的水溶液，再加入预先已超声2h的1mg/mL氧化石墨烯水溶液，在室温下不断搅拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇充分洗涤。产物放入60℃的真空干燥箱干燥24h，得到PAS-GO。
8.根据权利要求5所述复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为AT-GO，该硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯由以下方法制备得到：
在干燥的烧杯中加入115mL98％的的浓硫酸，用冰水浴冷却至4℃以下，在激烈搅拌下加入5g的天然石墨粉(NGP)和2.5gNaNO3的混合物，然后再缓慢加入15g的KMnO4，并将反应体系的温度控制在20℃以下(15℃以上)，继续搅拌反应5min后将体系温度升至35±3℃，恒温搅拌30min后在激烈搅拌下加入230mL的去离子水，并将反应体系温度控制在98℃左右，保持15min后加入355mL的去离子水进行高温水解，最后加入30mL的H2O2中和未反应的强氧化剂，趁热抽滤并用用稀盐酸和去离子水充分洗涤，在真空干燥箱中干燥，得到氧化石墨烯；
取氧化石墨烯，在甲苯中室温下超声2h，得到1mg/mL氧化石墨烯甲苯溶液，再取1mL的APTES逐滴加到不断搅拌的三口烧瓶中，在30℃下回流反应3h，再升温100℃反应3h，反应完全后抽滤，用甲苯(洗三次)洗去剩余的APTES，放入60℃的真空干燥箱干燥24h，得到AT-GO。
9.根据权利要求6所述复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为AS-GO，该硅烷偶联剂功能化改性的氧化石墨烯由以下方法制备得到：
在干燥的烧杯中加入115mL98％的的浓硫酸，用冰水浴冷却至4℃以下，在激烈搅拌下加入5g的天然石墨粉(NGP)和2.5gNaNO3的混合物，然后再缓慢加入15g的KMnO4，并将反应体系的温度控制在20℃以下(15℃以上)，继续搅拌反应5min后将体系温度升至35±3℃，恒温搅拌30min后在激烈搅拌下加入230mL的去离子水，并将反应体系温度控制在98℃左右，保持15min后加入355mL的去离子水进行高温水解，最后加入30mL的H2O2中和未反应的强氧化剂，趁热抽滤并用用稀盐酸和去离子水充分洗涤，在真空干燥箱中干燥，得到氧化石墨烯；取氧化石墨烯，在去离子水中室温超声2h，得到1mg/mL氧化石墨烯水溶液；
取1mL3-氨丙基三乙氧基硅烷，逐滴加入至已预先超声2h的1mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，在室温下不断搅拌反应4h后，抽滤并用无水乙醇多次充分洗涤。放入60℃的真空干燥箱干燥24h，得到AS-GO。
10.一种权利要求1-9任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于所述复合材料由熔融共混法制备，优选为，以重量百分比计取聚苯乙烯树脂为84％～84.75％，硅烷偶联剂功能化改性氧化石墨烯为0.25～1％，POE-g-MAH为15％；将所述填料、弹性体与聚苯乙烯树脂颗粒混合均匀后，在混炼机上熔融共混制备不同填料含量的聚苯乙烯树脂基复合材料。熔融共混温度为180～200℃，共混时间为5～20min，转子转速为10～50r/min。所得复合材料在平板硫化机上热压成型获得复合材料板材，热压温度为180～200℃，热压压力为10～20MPa，热压保压时间为5～10min。
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