CN107286493A - 一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法 - Google Patents

一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，本发明将聚磷酸铵分散到四甲基二硅氧烷的乙醇溶液中，然后与丙烯酸混合，通过二氧化铂的催化作用，使得丙烯酸中存在的碳碳双键和四甲基二硅氧烷的碳氧双键可以形成有效的共轭，同时在共轭反应的同时以氧化碳纳米管、石墨烯分散液的混合溶液为溶剂，将得到的碳纳米管、石墨烯有效的有机化，然后与改性单体共混聚合，使得填料有效的分散到聚合物中，提高了成品聚合的稳定性强度，本发明的聚苯乙烯材料在受到外力冲击时，分散在其中的碳纳米管、石墨烯可以有效的吸收抗冲击力，提高成品材料的抗冲击强度。

Description

一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法。
背景技术
聚苯乙烯泡沫材料是以聚苯乙烯树脂为基料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点，但是聚苯乙烯泡沫保温材料在给人们的生活带来巨大方便的同时，其表面硬度低、强度低的问题也给它的应用带来了一定的限制。为了提高传统聚苯乙烯泡沫材料的抑菌、强度，往往在其中添加各种助剂，包括苯甲酸钠、丙酸钙、滑石粉、石墨烯、硅微粉等，然后这些助剂的添加容易造成团聚，在聚合物基体间的分散性差，降低成品材料的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取10-14重量份的碳纳米管，加入到其重量10-20倍的、70-80％的磷酸溶液中，搅拌均匀，加入1-2重量份的蓖麻油酸，升高温度为60-70℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取3-4重量份的2，2-二羟甲基丙酸，加入到其重量30-54倍的去离子水中，搅拌均匀，加入10-13重量份的石墨烯、3-4重量份的三羟甲基丙烷，超声10-20分钟，得石墨烯分散液；
(3)取2-3重量份的聚磷酸铵，加入到其重量3-5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入16-20重量份的四甲基二硅氧烷，在50-60℃下保温搅拌10-20分钟，得硅烷醇溶液；
(4)将上述氧化碳纳米管、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入上述硅烷醇溶液，送入到反应釜中，升高温度为70-80℃，保温搅拌20-30分钟，滴加10-12重量份的丙烯酸，滴加完毕后加入0.1-0.3重量份的二氧化铂，通入氮气，在40-50℃下保温反应10-15小时，出料，冷却至常温，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得有机化改性填料；
(5)取1-2重量份的N-异丙基-N′-苯基对苯二胺、140-170重量份的苯乙烯混合，搅拌均匀，加入5-9重量份的烯唑醇，升高温度为60-70℃，保温搅拌20-30分钟，加入1-2重量份的硬脂酸钙，搅拌至常温，得改性单体；
(6)取有机化改性填料、改性单体混合，加入到180-200重量份的偶联剂分散液中，升高温度为60-70℃，保温搅拌1-2小时，得硅烷有机化填料改性单体分散液；
(7)取0.7-1重量份的二月桂酸二丁基锡，与上述硅烷有机化填料改性单体分散液混合，送入到反应釜中，加入2-3重量份的过硫酸铵，通入氮气，调节反应釜温度为76-80℃，保温搅拌3-4小时，出料冷却，即得所述抗冲击聚苯乙烯材料。
所述的偶联剂分散液的制备方法为：将重量比为10：3-4的硅烷偶联剂kh560、甲酰胺混合，加入到混合料重量2-4倍的去离子水中，超声10-20分钟，即得。
本发明的优点：
本发明将聚磷酸铵分散到四甲基二硅氧烷的乙醇溶液中，然后与丙烯酸混合，通过二氧化铂的催化作用，使得丙烯酸中存在的碳碳双键和四甲基二硅氧烷的碳氧双键可以形成有效的共轭，同时在共轭反应的同时以氧化碳纳米管、石墨烯分散液的混合溶液为溶剂，将得到的碳纳米管、石墨烯有效的有机化，然后与改性单体共混聚合，使得填料有效的分散到聚合物中，提高了成品聚合的稳定性强度，本发明的聚苯乙烯材料在受到外力冲击时，分散在其中的碳纳米管、石墨烯可以有效的吸收抗冲击力，提高成品材料的抗冲击强度。
具体实施方式
实施例1
一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取14重量份的碳纳米管，加入到其重量20倍的、80％的磷酸溶液中，搅拌均匀，加入2重量份的蓖麻油酸，升高温度为70℃，保温搅拌2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取4重量份的2，2-二羟甲基丙酸，加入到其重量54倍的去离子水中，搅拌均匀，加入13重量份的石墨烯、4重量份的三羟甲基丙烷，超声20分钟，得石墨烯分散液；
(3)取3重量份的聚磷酸铵，加入到其重量5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入20重量份的四甲基二硅氧烷，在60℃下保温搅拌20分钟，得硅烷醇溶液；
(4)将上述氧化碳纳米管、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入上述硅烷醇溶液，送入到反应釜中，升高温度为80℃，保温搅拌30分钟，滴加12重量份的丙烯酸，滴加完毕后加入0.3重量份的二氧化铂，通入氮气，在50℃下保温反应15小时，出料，冷却至常温，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得有机化改性填料；
(5)取2重量份的N-异丙基-N′-苯基对苯二胺、170重量份的苯乙烯混合，搅拌均匀，加入9重量份的烯唑醇，升高温度为70℃，保温搅拌30分钟，加入2重量份的硬脂酸钙，搅拌至常温，得改性单体；
(6)取有机化改性填料、改性单体混合，加入到200重量份的偶联剂分散液中，升高温度为70℃，保温搅拌2小时，得硅烷有机化填料改性单体分散液；
(7)取1重量份的二月桂酸二丁基锡，与上述硅烷有机化填料改性单体分散液混合，送入到反应釜中，加入3重量份的过硫酸铵，通入氮气，调节反应釜温度为76-80℃，保温搅拌4小时，出料冷却，即得所述抗冲击聚苯乙烯材料。
所述的偶联剂分散液的制备方法为：将重量比为10：4的硅烷偶联剂kh560、甲酰胺混合，加入到混合料重量4倍的去离子水中，超声20分钟，即得。
实施例2
一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取10重量份的碳纳米管，加入到其重量10倍的、70％的磷酸溶液中，搅拌均匀，加入1重量份的蓖麻油酸，升高温度为60℃，保温搅拌1小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取3重量份的2，2-二羟甲基丙酸，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入10重量份的石墨烯、3重量份的三羟甲基丙烷，超声10分钟，得石墨烯分散液；
(3)取2重量份的聚磷酸铵，加入到其重量3倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入16重量份的四甲基二硅氧烷，在50℃下保温搅拌10分钟，得硅烷醇溶液；
(4)将上述氧化碳纳米管、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入上述硅烷醇溶液，送入到反应釜中，升高温度为70℃，保温搅拌20分钟，滴加10-12重量份的丙烯酸，滴加完毕后加入0.1重量份的二氧化铂，通入氮气，在40-50℃下保温反应10小时，出料，冷却至常温，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得有机化改性填料；
(5)取1重量份的N-异丙基-N′-苯基对苯二胺、140重量份的苯乙烯混合，搅拌均匀，加入5重量份的烯唑醇，升高温度为60℃，保温搅拌20分钟，加入1重量份的硬脂酸钙，搅拌至常温，得改性单体；
(6)取有机化改性填料、改性单体混合，加入到180重量份的偶联剂分散液中，升高温度为60℃，保温搅拌1小时，得硅烷有机化填料改性单体分散液；
(7)取0.7重量份的二月桂酸二丁基锡，与上述硅烷有机化填料改性单体分散液混合，送入到反应釜中，加入2重量份的过硫酸铵，通入氮气，调节反应釜温度为76℃，保温搅拌3小时，出料冷却，即得所述抗冲击聚苯乙烯材料。
一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，所述的偶联剂分散液的制备方法为：将重量比为10：3的硅烷偶联剂kh560、甲酰胺混合，加入到混合料重量2倍的去离子水中，超声10分钟，即得。
本发明的聚苯乙烯材料的性能测试：
弯曲强度0.6-0.7Mpa，
压缩强度0.4-0.6Mpa，
传统聚苯乙烯材料的性能测试：
弯曲强度0.3-0.45Mpa，
压缩强度0.2-0.23Mpa。
可以看出，本发明的材料具有更好的力学性能，抗冲击强度高。

Claims (2)

1.一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取10-14重量份的碳纳米管，加入到其重量10-20倍的、70-80％的磷酸溶液中，搅拌均匀，加入1-2重量份的蓖麻油酸，升高温度为60-70℃，保温搅拌1-2小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得氧化碳纳米管；
(2)取3-4重量份的2，2-二羟甲基丙酸，加入到其重量30-54倍的去离子水中，搅拌均匀，加入10-13重量份的石墨烯、3-4重量份的三羟甲基丙烷，超声10-20分钟，得石墨烯分散液；
(3)取2-3重量份的聚磷酸铵，加入到其重量3-5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入16-20重量份的四甲基二硅氧烷，在50-60℃下保温搅拌10-20分钟，得硅烷醇溶液；
(4)将上述氧化碳纳米管、石墨烯分散液混合，搅拌均匀，加入上述硅烷醇溶液，送入到反应釜中，升高温度为70-80℃，保温搅拌20-30分钟，滴加10-12重量份的丙烯酸，滴加完毕后加入0.1-0.3重量份的二氧化铂，通入氮气，在40-50℃下保温反应10-15小时，出料，冷却至常温，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得有机化改性填料；
(5)取1-2重量份的N-异丙基-N′-苯基对苯二胺、140-170重量份的苯乙烯混合，搅拌均匀，加入5-9重量份的烯唑醇，升高温度为60-70℃，保温搅拌20-30分钟，加入1-2重量份的硬脂酸钙，搅拌至常温，得改性单体；
(6)取有机化改性填料、改性单体混合，加入到180-200重量份的偶联剂分散液中，升高温度为60-70℃，保温搅拌1-2小时，得硅烷有机化填料改性单体分散液；
(7)取0.7-1重量份的二月桂酸二丁基锡，与上述硅烷有机化填料改性单体分散液混合，送入到反应釜中，加入2-3重量份的过硫酸铵，通入氮气，调节反应釜温度为76-80℃，保温搅拌3-4小时，出料冷却，即得所述抗冲击聚苯乙烯材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击聚苯乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂分散液的制备方法为：将重量比为10∶3-4的硅烷偶联剂kh560、甲酰胺混合，加入到混合料重量2-4倍的去离子水中，超声10-20分钟，即得。
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