CN109836711A

CN109836711A - 复配型聚苯乙烯可发性珠粒及其制备方法

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Publication number: CN109836711A
Application number: CN201711191474.9A
Authority: CN
Inventors: 刘莉莉; 田振宇; 陈坤; 瞿研
Original assignee: SIXTH ELEMENT (CHANGZHOU) Ltd
Current assignee: SIXTH ELEMENT (CHANGZHOU) Ltd
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明提供了一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒及其制备方法、复合型EPS板材，各组分按重量份计，包括：聚苯乙烯100份、石墨烯0.2‑1份、石墨0.3‑0.6份、炭黑1‑2份。本发明以少量的石墨烯代替多份的石墨和炭黑，无机填料整体添加量减少，减小了无机粒子对后期泡孔穿孔的影响，从而保证了复配石墨烯EPS板材的性能。得到泡沫板材的阻燃等级可达B1级，热导率值为0.028～0.030W/(m·K)，压缩强度达到140Kpa。

Description

复配型聚苯乙烯可发性珠粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚苯乙烯可发性材料，涉及到石墨烯、石墨和炭黑三者的复配及石墨烯在苯乙烯中的研磨工艺，属于无机/高分子复合材料、高分子化学和功能性材料领域。

背景技术

节约能源是中国能源工业发展的战略重点，采用可发性聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料板材作为外墙外保温和屋面保温层，实现建筑节能具有广阔的发展前景。1986年国家建设部颁布了<<民用建筑节能设计标准>>，其后又将此标准的指标进一步提高，因此进一步提高EPS的性能，扩大其应用领域尤为重要。

近年来，复合材料的研究较热，将具备特定功能的无机粒子与聚苯乙烯基体相容结合，制备聚苯乙烯复合发泡材料成为了发展趋势，有机和无机复合，产生协同优化效应，提升产品的综合性能，未来EPS将在力学性能、阻燃性能、耐老化性能以及防静电性能得以改善，因此EPS的改性研究和应用研究对社会经济的发展有着十分重要的意义。目前较多的是采用石墨或炭黑来制备EPS发泡材料以达到保温隔热的性能。

现有技术中所列明的技术内容仅代表发明人所掌握的技术，并不理所当然被认为是现有技术而用于评价本发明的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种阻燃性好且力学性能强的复配型聚苯乙烯可发性珠粒；

本发明的另一目的是提供上述复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法；

本发明的另一目的是提供上述利用复配型聚苯乙烯可发性珠粒制得的复合型EPS板材。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒，各组分按重量份计，包括：聚苯乙烯100份、石墨烯0.2-1份、石墨0.3-0.6份、炭黑1-2份。

作为优选方案，上述复配型聚苯乙烯可发性珠粒，各组分按重量份计，包括：聚苯乙烯100份、石墨烯0.25份、石墨0.4份、炭黑1.35份。

一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，采用悬浮聚合法将石墨烯、石墨及炭黑与苯乙烯一起聚合发泡，即可。

根据本发明的一个方面，上述原料中，以苯乙烯为100份计，石墨烯0.2-1份、石墨0.3-0.6份、炭黑1-2份；

根据本发明的一个方面，上述原料中，以苯乙烯为100份计，石墨烯0.25份、石墨0.4份、炭黑1.35份。

根据本发明的一个方面，所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，包括：

将所述石墨烯和所述苯乙烯按配比量配制成石墨烯/苯乙烯浆料；

所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合，得到混合料A；

所述混合料A、所述配比量的石墨和所述配比量的炭黑混合，得到混合料B；

向所述混合料B中加入低温引发剂，升温至第一温度后恒温反应，升温过程中补加高温引发剂和分散剂；

再加入发泡剂，升温至第二温度，恒温反应；和

反应物过滤、干燥，即可。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯/苯乙烯浆料按如下方法配制：

将所述石墨烯和所述苯乙烯配制成石墨烯/苯乙烯分散液，将配好的分散液在高速搅拌机上搅拌30-60min，再用砂磨机研磨分散液至石墨烯的粒径分布为D₁₀<1um，D₅₀<3um，D₉₀<6um，D₉₉<9um，即可得到所述石墨烯/苯乙烯浆料；优选地，研磨60-120分钟。进一步优选地，所述高速搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，优选1000rpm；优选搅拌时间为30min；

进一步优选地，所述研磨时间为120min。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的步骤中，所述水的用量为所述石墨烯/苯乙烯浆料体积的1.5-3倍，优选1.5倍。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯的0.3wt％-0.6wt％，优选0.4wt％。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的具体方法为：将石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂在180-350rpm的转速搅拌20-60min，优选地在280rpm的转速下搅拌30min。

根据本发明的一个方面，所述混合料A、石墨和炭黑混合的具体方法为：向混合料A中加入配比量的石墨、炭黑，在180-350rpm的转速搅拌20-60min，优选地在280rpm的转速下搅拌30min。

根据本发明的一个方面，所述向混合料B中加入低温引发剂，升温至第一温度后恒温反应的步骤中，所述第一温度为88-92℃，第一温度下恒温反应5-8小时；优选地，所述第一温度为90℃，第一温度下恒温反应6小时。

根据本发明的一个方面，所述低温引发剂为过氧化苯甲酰或过硫酸钾。

根据本发明的一个方面，所述低温引发剂的用量占苯乙烯的1wt％-3wt％，优选1.5wt％。

根据本发明的一个方面，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的方法为：所述混合料B中加入低温引发剂后开始升温，当温度升到60℃时加入高温引发剂，当温度升到88-92℃时，加入分散剂；优选地，当温度升到88-92℃时，先恒温20-40min，再加入分散剂。达到88-92℃时，让体系继续反应一段时间，但是反应一段时间后，转化率变大，黏度也会相应地增加，当反应20-40min时补加分散剂时机最佳，即可保证反应充分，又防止了颗粒粘结。

根据本发明的一个方面，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述高温引发剂的用量占苯乙烯的0.1wt％-0.5wt％，优选0.3wt％。

根据本发明的一个方面，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯的0.2wt％-1wt％，优选0.4wt％。

根据本发明的一个方面，所述再加入发泡剂，升温至第二温度，恒温反应的步骤中，所述发泡剂的用量占苯乙烯的5wt％-7wt％，优选为6wt％。

根据本发明的一个方面，所述第二温度为105-120℃，第二温度下恒温反应2-4小时；优选地，所述第二温度为115℃，第二温度下恒温反应4小时。

根据本发明的一个方面，所述石墨烯的BET＜320m²/g；和/或，所述石墨烯的粒径D50＜7μm；和/或，所述石墨烯的含氧量O％＜1.0％。根据本发明的一个方面，所述分散剂均为活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上。

根据本发明的一个方面，所述高温引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯。

根据本发明的一个方面，所述发泡剂为丁烷、戊烷或石油醚中的至少一种。

一种复合型EPS板材，包括上述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的组分及含量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明一个实施例中制得的石墨烯/苯乙烯浆料存放3个月后的照片；

图2是本发明一个实施例制得的复配型聚苯乙烯可发性珠粒电镜照片；

图3是本发明一个实施例制得的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的泡孔壁的电镜照片；

图4是本发明一个实施例制得的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的泡孔壁的电镜照片。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以通过增加、删除、修改等各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒。

根据本发明的一个优选实施例，所述复配型聚苯乙烯可发性珠粒，各组分按重量份计，包括：

聚苯乙烯100份、石墨烯0.2-1份、石墨0.3-0.6份、炭黑1-2份。

例如：聚苯乙烯100份、石墨烯0.2份、石墨0.6份、炭黑1份；聚苯乙烯100份、石墨烯1份、石墨0.3份、炭黑2份；聚苯乙烯100份、石墨烯0.5份、石墨0.4份、炭黑1.5份，等等。

根据本发明的另一个优选实施例，所述复配型聚苯乙烯可发性珠粒，各组分按重量份计，包括：聚苯乙烯100份、石墨烯0.25份、石墨0.4份、炭黑1.35份。

在本发明的另一个实施方式中，提供了一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，采用悬浮聚合法将石墨烯、石墨及炭黑与苯乙烯一起聚合发泡，即可。

根据本发明的一个优选实施例，上述原料中，以苯乙烯为100份计，石墨烯0.2-1份、石墨0.3-0.6份、炭黑1-2份。

例如：苯乙烯100份，石墨烯0.2份、石墨0.6份、炭黑1份；苯乙烯100份，石墨烯1份、石墨0.3份、炭黑2份；或者，苯乙烯100份，石墨烯0.5份、石墨0.4份、炭黑1.5份，等等。

根据本发明的一个优选实施例，上述原料中，以苯乙烯为100份计，石墨烯0.25份、石墨0.4份、炭黑1.35份。

根据本发明的一个优选实施例，所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，包括：

所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合，得到混合料A；

再加入发泡剂，升温至第二温度，恒温反应；和

反应物过滤、干燥，即可。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯/苯乙烯浆料按如下方法配制：

将所述石墨烯和所述苯乙烯配制成石墨烯/苯乙烯分散液，将配好的分散液在高速搅拌机上搅拌30-60min，例如：30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min，等，再用砂磨机研磨分散液至石墨烯的粒径分布为D₁₀<1um，D₅₀<3um，D₉₀<6um，D₉₉<9um，即可得到所述石墨烯/苯乙烯浆料；更优选地，研磨60-120分钟，例如：60分钟、70分钟、80分钟、90分钟、100分钟、110分钟、120分钟，等。其中所述研磨的目的一方面是使石墨烯尺寸减小，另一方面是研磨后的石墨烯浆料比较稳定，保证后期石墨烯在聚苯乙烯基体中的分散性，使其分散均匀。

根据本发明的一个优选实施例，所述高速搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，例如：800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm，等，更优选1000rpm；更优选搅拌时间为30min。

根据本发明的一个优选实施例，所述研磨时间为120min。

其中所述研磨的目的一方面是使石墨烯尺寸减小，另一方面是研磨后的石墨烯浆料比较稳定，保证后期石墨烯在聚苯乙烯基体中的分散性，使其分散均匀。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的步骤中，所述水的用量为所述石墨烯/苯乙烯浆料体积的1.5-3倍，例如：1.5倍、1.7倍、1.9倍、2.1倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍、3倍，等；更优选1.5倍。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯的0.3wt％-0.6wt％，例如：0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％，等，更优选为0.4wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的具体方法为：将石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂在180-350rpm的转速搅拌20-60min，例如：搅拌速度为180rpm、190rpm、200rpm、210rpm、220rpm、230rpm、240rpm、250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm、310rpm、320rpm、330rpm、340rpm、350rpm，等；搅拌时间为：20min、30min、40min、50min、60min，等；更优选地在280rpm的转速下搅拌30min。

根据本发明的一个优选实施例，所述混合料A、石墨和炭黑混合的具体方法为：向混合料A中加入配比量的石墨、炭黑，在180-350rpm的转速搅拌20-60min，例如：搅拌速度为180rpm、190rpm、200rpm、210rpm、220rpm、230rpm、240rpm、250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm、310rpm、320rpm、330rpm、340rpm、350rpm，等；搅拌时间为：20min、30min、40min、50min、60min，等；更优选地在280rpm的转速下搅拌30min。

根据本发明的一个优选实施例，所述向混合料B中加入低温引发剂，升温至第一温度后恒温反应的步骤中，所述第一温度为88-92℃，例如：88℃、89℃、90℃、91℃、92℃，等；第一温度下可恒温反应5-8小时，例如：5小时、6小时、7小时、8小时，等；更优选地，所述第一温度为90℃，第一温度下恒温反应6小时。

根据本发明的一个优选实施例，所述低温引发剂为过氧化苯甲酰或过硫酸钾。

根据本发明的一个优选实施例，所述低温引发剂的用量占苯乙烯的1wt％-3wt％，例如：1wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％,等；更优选1.5wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的方法为：所述混合料B中加入低温引发剂后开始升温，当温度升到60℃时加入高温引发剂，当温度升到88-92℃时，恒温20-40min，例如：20min、25min、30min、35min、40min，等；优选30min，再加入分散剂。达到88-92℃时，让体系继续反应一段时间，但是反应一段时间后，转化率变大，黏度也会相应地增加，当反应20-40min时补加分散剂时机最佳，即可保证反应充分，又防止了颗粒粘结。

根据本发明的一个优选实施例，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述高温引发剂的用量占苯乙烯的0.1wt％-0.5wt％，例如：0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％，等；更优选0.3wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯的0.2wt％-1wt％，例如：0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％，0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％、1wt％，等；更优选0.4wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述再加入发泡剂，升温至第二温度，恒温反应的步骤中，所述发泡剂的用量占苯乙烯的5wt％-7wt％，例如：5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％，等；更优选为6wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述第二温度为105-120℃，例如：105℃、110℃、115℃、120℃，等；第二温度下恒温反应2-4小时，例如：2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时，等；更优选地，所述第二温度为115℃，第二温度下恒温反应4小时。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯的BET＜320m²/g，例如：10m²/g、20m²/g、50m²/g、70m²/g、85m²/g、100m²/g、120m²/g、135m²/g、140m²/g、150m²/g、160m²/g、170m²/g、185m²/g、200m²/g、220m²/g、245m²/g、260m²/g、280m²/g、290m²/g、300m²/g、310m²/g、320m²/g，等。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯的粒径D50＜7μm。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯的含氧量O％＜1.0％。其中所述石墨烯的含氧量为石墨烯中氧原子的质量分数。

其中所述石墨烯的含氧量为石墨烯中氧原子的质量分数。

根据本发明的一个优选实施例，所述分散剂均为活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上。

根据本发明的一个优选实施例，所述高温引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯。

根据本发明的一个优选实施例，所述发泡剂为丁烷、戊烷或石油醚中的至少一种。

在本发明的另一个实施方式中，提供了一种复合型EPS板材，包括上述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的组分及含量。

根据本发明的实施方式，采用石墨或炭黑来制备EPS发泡材料以达到保温隔热的性能，石墨或炭黑用量较大，采用悬浮聚合极大地影响了聚合的稳定性，反应较难控制，在聚合过程中，直接添加粉体的形式至预聚体中，单纯依靠聚合过程中的搅拌不足以使其分散均匀。另外，大量无机填料的加入严重破坏了泡孔的规整性，直接影响泡沫板材的性能。因此，虽然石墨可以较好地改善EPS材料的保温性能，但是不能够保证其力学性能，炭黑等其他填料对力学性能的改善效果亦不明显，并且添加量较多，很大程度地影响聚合反应的稳定性。

本发明提供的复配型聚苯乙烯可发性珠粒在EPS中添加了石墨烯、石墨、炭黑，三者添加总量较单一石墨或者炭黑的量减少很多，这一方面减小了碳系材料对苯乙烯聚合时的阻聚影响，另外一方面减小了无机粒子对后期泡粒发泡时穿孔的影响。本发明中，石墨烯经研磨后得到的石墨烯苯乙烯浆料稳定性好，存放三个月石墨烯不发生明显沉降(见图1)，再以原位聚合的形式进行悬浮聚合，确保石墨烯在聚苯乙烯基体中的均匀分散(见图2-4)，图2是根据本发明的方法制备的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的电镜照片，可以看到放大500倍的泡孔结构，泡孔排列较整齐，大小相对均匀；图3和图4分别是根据本发明的方法制备的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的泡孔壁放大2000倍和10000倍的电镜照片，可以看出孔壁都比较光滑，未发现较大的石墨烯团聚体的存在，表明石墨烯在EPS基体中分散相对均匀，从而保证了复配石墨烯EPS板材良好的性能。具体体现在如下几点：

(1)采用石墨烯、石墨、炭黑三者复配的形式作为EPS的添料，石墨烯比表面积较大，密度小，占有体积相对较大，且通过研磨增大了其利用效率，少量的石墨烯可以代替大量传统的石墨和炭黑，降低了无机填料的用量，减少了碳系材料对苯乙烯聚合的影响，整个反应过程比较平稳。

(2)本发明中，通过研磨的工艺对石墨烯和苯乙烯的分散液进行研磨，首先将石墨烯加入苯乙烯中高速搅拌，随后进行研磨，研磨后石墨烯粒径减小，尺寸分布窄(D₁₀<1um，D₅₀<3um，D₉₀<6um，D₉₉<9um)，无需分散剂、偶联剂等填料，使石墨烯在苯乙烯中高度分散,保证了无机填料在基体中的分散稳定性。

(3)如图1所示，本发明中，石墨烯/苯乙烯浆料稳定性较好，存放三个月不发生沉降，石墨烯、石墨和炭黑直接以浆料的形式参与苯乙烯的原位悬浮聚合，保证了石墨烯、石墨和炭黑三者在EPS中的均匀分散。

(4)本发明以少量的石墨烯代替多份的石墨和炭黑，无机填料整体添加量减少，减小了无机粒子对后期泡孔穿孔的影响，从而保证了复配石墨烯EPS板材的性能。如图2所示，本发明制得的复配石墨烯/聚苯乙烯珠粒泡孔排列较整齐，大小相对均匀，对孔壁进一步放大，如图3和图4所示，发现孔壁比较光滑，未发现较大的石墨烯团聚体存在。

(5)本发明制备的复配石墨烯/聚苯乙烯珠粒进行发泡压板成型，得到泡沫板材的阻燃等级可达B1级，热导率值为0.028～0.030W/(m·K)，压缩强度达到140Kpa。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

(1)配制质量分数为0.2％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌30分钟，然后用砂磨机研磨分散液60分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,30kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，以180转/分的转速搅拌30分钟，将0.3wt％的石墨和1wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯20g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂40g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒，对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。

实施例2：

(1)配制质量分数为0.4％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌40分钟，然后用砂磨机研磨分散液80分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,40kg去离子水，80g复配分散剂依次加入到反应釜中，以220转/分的转速搅拌30分钟，将0.4wt％的石墨和1.2wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰400g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1.1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒，对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。

实施例3：

(1)配制质量分数为0.6％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌50分钟，然后用砂磨机研磨分散液100分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,50kg去离子水，100g复配分散剂依次加入到反应釜中，以260转/分的转速搅拌30分钟，将0.5wt％的石墨和1.4wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯60g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂120g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1.2kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒，对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。。

实施例4：

(1)配制质量分数为0.8％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌60分钟，然后用砂磨机研磨分散液120分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,60kg去离子水，120g复配分散剂依次加入到反应釜中，以280转/分的转速搅拌30分钟，将0.6wt％的石墨和1.6wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰500g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯80g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂160g，然后恒温反应7小时，之后，加入1.3kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒。对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。

实施例5：

(1)配制质量分数为1％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌60分钟，然后用砂磨机研磨分散液120分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,40kg去离子水，80g复配分散剂依次加入到反应釜中，以300转/分的转速搅拌30分钟，将0.4wt％的石墨和1.8wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰600g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯100g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂200g，然后恒温反应7小时，之后，加入1.4kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到115℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒。对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。

实施例6：

(1)配制质量分数为0.3％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌60分钟，然后用砂磨机研磨分散液120分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,30kg去离子水，80g复配分散剂依次加入到反应釜中，以350转/分的转速搅拌30分钟，将0.4wt％的石墨和2wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰300g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯80g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂100g，然后恒温反应7小时，之后，加入1.2kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒。对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。

实施例7：

(1)配制质量分数为0.25％的石墨烯苯乙烯分散液，在高速搅拌机上搅拌30分钟，然后用砂磨机研磨分散液60分钟得到石墨烯苯乙烯浆料；

(2)采用悬浮聚合法制备复配石墨烯/EPS:将20kg上述研磨好的石墨烯苯乙烯浆料,30kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，以180转/分的转速搅拌30分钟，将0.4wt％的石墨和1.35wt％的炭黑缓慢加入反应釜中，继续搅拌30分钟，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯20g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂40g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性聚苯乙烯珠粒，对得到的可发性珠粒进行筛分，然后进行发泡，压板，得到石墨烯EPS板材。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒，其特征在于，各组分按重量份计，包括：聚苯乙烯100份、石墨烯0.2-1份、石墨0.3-0.6份、炭黑1-2份。

2.根据权利要求1所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒，其特征在于，各组分按重量份计，包括：聚苯乙烯100份、石墨烯0.25份、石墨0.4份、炭黑1.35份。

3.一种复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，采用悬浮聚合法将石墨烯、石墨及炭黑与苯乙烯一起聚合发泡，即可；

其中，以苯乙烯为100份计，石墨烯0.2-1份、石墨0.3-0.6份、炭黑1-2份；

优选地，以苯乙烯为100份计，石墨烯0.25份、石墨0.4份、炭黑1.35份。

4.根据权利要求3所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，包括：

所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合，得到混合料A；

再加入发泡剂，升温至第二温度，恒温反应；和

反应物过滤、干燥，即可。

5.根据权利要求4所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，所述石墨烯/苯乙烯浆料按如下方法配制：

将所述石墨烯和所述苯乙烯配制成石墨烯/苯乙烯分散液，将配好的分散液在高速搅拌机上搅拌30-60min，再用砂磨机研磨分散液至石墨烯的粒径分布为D₁₀<1um，D₅₀<3um，D₉₀<6um，D₉₉<9um，即可得到所述石墨烯/苯乙烯浆料；优选地，研磨60-120分钟；

进一步优选地，所述高速搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，优选1000rpm；优选搅拌时间30min；

进一步优选地，所述研磨时间为120min。

6.根据权利要求4所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的步骤中，所述水的用量为所述石墨烯/苯乙烯浆料体积的1.5-3倍，优选1.5倍；

和/或，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯的0.3wt％-0.6wt％，优选0.4wt％；

和/或，所述石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂混合的具体方法为：将石墨烯/苯乙烯浆料、水和分散剂在180-350rpm的转速搅拌20-60min；优选地，在280rpm的转速搅拌30min。

7.根据权利要求4所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，所述混合料A、石墨和炭黑混合的具体方法为：向混合料A中加入配比量的石墨、炭黑，在180-350rpm的转速搅拌20-60min；优选地，在280rpm的转速搅拌30min。

8.根据权利要求4所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，所述向混合料B中加入低温引发剂，升温至第一温度后恒温反应的步骤中，所述第一温度为88-92℃，第一温度下恒温反应5-8小时；优选地，所述第一温度为90℃，第一温度下恒温反应6小时；

和/或，所述低温引发剂为过氧化苯甲酰或过硫酸钾；

和/或，所述低温引发剂的用量占苯乙烯的1wt％-3wt％，优选1.5wt％；

和/或，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的方法为：所述混合料B中加入低温引发剂后开始升温，当温度升到60℃时加入高温引发剂，当温度升到88-92℃时，加入分散剂；优选地，当温度升到88-92℃时，先恒温20-40min，再加入分散剂；

和/或，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述高温引发剂的用量占苯乙烯的0.1wt％-0.5wt％，优选0.3wt％；

和/或，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯的0.2wt％-1wt％，优选0.4wt％。

9.根据权利要求4所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，所述再加入发泡剂，升温至第二温度，恒温反应的步骤中，所述发泡剂的用量占苯乙烯的5wt％-7wt％，优选为6wt％；

和/或，所述第二温度为105-120℃，第二温度下恒温反应2-4小时；优选地，所述第二温度为115℃，第二温度下恒温反应4小时。

10.根据权利要求4-9任一项所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的BET＜320m²/g；和/或，所述石墨烯的粒径D50＜7μm；和/或，所述石墨烯的含氧量O％＜1.0％；

和/或，所述分散剂均为活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上；

和/或，所述高温引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯；

和/或，所述发泡剂为丁烷、戊烷或石油醚中的至少一种。

11.一种复合型EPS板材，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的复配型聚苯乙烯可发性珠粒的组分及含量。