CN110330733A

CN110330733A - 一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料及其制备方法

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Publication number: CN110330733A
Application number: CN201910605383.8A
Authority: CN
Inventors: 李道华; 唐鹏; 何绍芬; 陈杰
Original assignee: Neijiang Normal University
Current assignee: Neijiang Normal University
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2019-10-15

Abstract

本发明公开了一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，以废旧聚苯乙烯为主要原料，辅料为新聚苯乙烯、填充剂、增韧剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂、增塑剂和润滑剂。其制备方法为：将废旧聚苯乙烯进行预处理，加入新聚苯乙烯得树脂原料；将填充剂混合球磨，得改性原料；将增韧剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂和增塑剂进行混合，得助剂原料；将树脂原料、改性原料和助剂原料捏合、挤出造粒、注塑和干燥，即得。本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料以废旧聚苯乙烯为主要原料，具有节约成本和安全环保的优点，且本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度有明显提高，具有极大的推广应用价值。

Description

一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于聚苯乙烯复合材料技术领域，具体涉及一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)具有抗老化、防腐蚀等特点，但由于其化学性能稳定，在自然界中不易腐烂，也不易被微生物降解，即使是深埋，也会污染地下水源，破坏土壤结构，深埋在土壤中造成“白色污染”。传统的常见的处理聚乙烯的方法有焚烧法、裂解法和掩埋法，这些方法都增加了对环境的污染，违背了绿色环保无污染的理念。面对日益增加的塑料需求与环境污染的两大难题，废旧塑料的回收再利用已成为我国一项发展资源循环经济和开发节能减排技术的重要举措。

发明内容

有鉴于此，本发明方法的目的在于提供一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本案发明人经过长期研究和大量实践，得以提供本发明技术方案，具体实施过程如下；

1.一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，主要原料为废旧聚苯乙烯，辅料为新聚苯乙烯、填充剂、增韧剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂、增塑剂和润滑剂；

所述填充剂为改性滑石粉、改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂；所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物即SBS；

所述废旧聚苯乙烯、新聚苯乙烯、改性滑石粉、改性纳米石墨烯、改性纳米TiO₂、SBS、偶联剂、交联剂、抗氧剂、增塑剂和润滑剂的重量份配比为100:30:8～12:1～5:6～10:8～18:2:2:2:1.5:1.5。

优选的，所述偶联剂为钛酸酯；所述交联剂为过氧化二异丙苯即DCP；所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯即1010；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯即DBP；所述润滑剂为液体石蜡即ACPE。

优选的，所述改性滑石粉的改性方法为：将滑石粉干燥后，冷却，然后将冷却后的滑石粉和钛酸酯溶于无水乙醇中，过滤，干燥，粉碎，即得；所述滑石粉和钛酸酯的重量份配比为200:3。

更优选的，所述改性滑石粉的改性方法为：将滑石粉在90～110℃条件下干燥1～3h，冷却，然后将冷却后的滑石粉和钛酸酯溶于无水乙醇中，期间不断搅拌，使滑石粉和钛酸酯均匀溶解在无水乙醇中，再放在恒温为75～85℃的搅拌器上搅拌1～3h，过滤，干燥，用粉碎机粉碎0.5～1min，即得；所述滑石粉和钛酸酯的重量份配比为200:3。过滤优选采用抽滤，干燥优选采用干燥箱烘干。

优选的，所述改性纳米石墨烯的改性方法为：将纳米石墨烯溶于无水乙醇中，超声，然后加入钛酸酯，继续超声，过滤，干燥，粉碎，即得；所述纳米石墨烯和钛酸酯的重量份配比为2:1。

更优选的，所述改性纳米石墨烯的改性方法为：将纳米石墨烯溶于无水乙醇中，超声1～3h，然后加入钛酸酯，继续超声25～35min，再在75～85℃条件下继续反应3～5h，过滤，在65～75℃的鼓风干燥箱中鼓风干燥，取出用粉碎机粉碎0.5～1min，即得；所述纳米石墨烯和钛酸酯的重量份配比为2:1。

优选的，所述改性纳米TiO₂的改性方法为：将纳米TiO₂干燥后，冷却，将钛酸酯加入到无水乙醇中，然后再加入纳米TiO₂，过滤，干燥，粉碎，即得；所述纳米TiO₂和钛酸酯的重量份配比为100:1.5。

更优选的，所述改性纳米TiO₂的改性方法为：将纳米TiO₂在80～100℃条件下干燥1～3h后冷却，将钛酸酯缓慢滴加到无水乙醇中，滴加过程不断搅拌，混合均匀后，再加入纳米TiO₂，并快速搅拌，然后再继续加热搅拌2h，待溶液呈沸腾状态，使大量无水乙醇蒸发，再抽滤，放入干燥箱中烘干，取出用粉碎机粉碎0.5～1min，即得；所述纳米TiO₂和钛酸酯的重量份配比为100:1.5。

优选的，所述废旧聚苯乙烯、新聚苯乙烯、改性滑石粉、改性纳米石墨烯、改性纳米TiO₂、SBS、钛酸酯、DCP、1010、DBP和ACPE的重量份配比为100:30:8～12:1～5:6～8:8～18:2:2:2:1.5:1.5。

优选的，所述废旧聚苯乙烯、新聚苯乙烯、改性滑石粉、改性纳米石墨烯、改性纳米TiO₂、SBS、钛酸酯、DCP、1010、DBP和ACPE的重量份配比为100:30:10:3:8:8:2:2:2:1.5:1.5。

2.一种改性聚苯乙烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将废旧聚苯乙烯清洗、干燥和去除铁屑，然后与新聚苯乙烯混合，即得树脂原料。其中去除铁屑采用磁铁去除；

S2、将改性滑石粉、改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂搅拌充分混合，再放入球磨机中球磨25～35min，即得改性原料。纳米无机粒子不能较好的直接在聚苯乙烯基体中均匀分布，预混合能使无机粒子团聚程度减小，提高各项力学性能；

S3、将增韧剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂和增塑剂进行混合，即得助剂原料；

S4、将树脂原料、改性原料和助剂原料放入捏合机中高速旋转混合25～35min，混合过程中缓慢加入润滑剂，取出。此过程中缓慢加入润滑剂，使得改性滑石粉、改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂粉末能紧附着于聚苯乙烯表面；

S5、将S4取出的原料均匀倒入到挤出机中挤出，然后用切粒机进行造粒，即得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒；

S6、采用注塑机将S5所得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒进行注塑，然后在50～70℃条件下干燥，即得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料。其中，注塑的具体操作过程为：注塑机设定恒温后，预热30min，然后将改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒缓慢倒入注塑机入料口，经手动溶胶后，切换至半自动模式，关闭安全门自动开模和弹出工件等程序，根据不同的制样模具，制备成不同形状的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料。

优选的，所述S5中挤出机的工艺参数分三段：第一段，温度为165℃；第二段，温度为205℃，转速为150r·min^-1，引取为5r·min^-1；第三段，温度为175℃。

优选的，所述S6中注塑机的工艺参数为：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为190℃，机头温度为190℃，射咀为80％，机头压力为1.0MPa。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料以废旧聚苯乙烯为主要原料，提高了废旧聚苯乙烯的利用率，且节约成本和安全环保；

2)本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度明显提高，具有极大的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的制备示意图；

图2为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的熔体流动速率图；

图3为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的质量密度图；

图4为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的X射线衍射图；

图5为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的红外光谱图；

图6为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的扫描电镜图；

图7为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的热变形温度分析图；

图8为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的洛氏硬度图；

图9为本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的环保毒性测试(RoHS)图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明的改性聚苯乙烯纳米复合材料的合成示意图如图1所示。

其制备方法包括以下步骤：

S1、将100g废旧聚苯乙烯清洗、干燥和去除铁屑，然后与30g新聚苯乙烯混合，得树脂原料；

S2、将10g改性滑石粉、3g改性纳米石墨烯和8g改性纳米TiO₂搅拌充分混合，再放入球磨机中球磨30min，即得改性原料；

S3、将8g SBS、2g钛酸酯、2g DCP、2g 1010和1.5g DBP进行混合，即得助剂原料；

S4、将树脂原料、改性原料和助剂原料放入捏合机中高速旋转混合30min，混合过程中缓慢加入1.5g ACPE，取出；

S6、采用注塑机将S5所得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒进行注塑，然后在60℃条件下干燥，即得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料。

实施例2

本实施例中除了将8g SBS替换为14g、改性滑石粉为8g和改性石墨烯为1g，其余均与实施例1相同。

实施例3

本实施例中除了将8g SBS替换为18g、改性滑石粉为12g和改性石墨烯为5g，其余均与实施例1相同。

实施例4

本实施例中除了将8g SBS替换为18g、改性滑石粉为8g和改性纳米TiO₂为6g，其余均与实施例1相同。

实施例5

本实施例中除了将8g改性纳米TiO₂替换为6g、改性滑石粉为12g和改性石墨烯为1g，其余均与实施例1相同。

实施例6

本实施例中除了将8g SBS替换为14g、改性纳米TiO₂为6g和改性石墨烯为5g，其余均与实施例1相同。

实施例7

本实施例中除了将8g SBS替换为14g、改性滑石粉为12g和改性纳米TiO₂为10g，其余均与实施例1相同。

实施例8

本实施例中除了将8g SBS替换为18g、改性纳米TiO₂为10g和改性石墨烯为1g，其余均与实施例1相同。

实施例9

本实施例中除了将8g改性纳米TiO₂替换为10g、改性滑石粉为8g和改性石墨烯为5g，其余均与实施例1相同。

对照实施例1

本对照实施例中除了将废旧聚苯乙烯替换为新的聚苯乙烯、SBS为0g、改性滑石粉为0g、改性纳米TiO₂为0g和改性石墨烯为0g，其余均与实施例1相同。

将实施例1～9和对照实施例1经过相关测试分析，分析检测结果如下。

1)力学性能测试

将实施例1～9制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料和对照实施例1所制得的聚苯乙烯材料进行力学性能测试，方法和结果如下：

①拉伸性能测试

具体操作为：用电子游标卡尺测量改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品拉升的长度、厚度和宽度，并输入到万能实验机测试程序中，设置拉伸试验速度为50mm/min，利用试样夹固定样品后，启动测试程序即可对所有样品拉伸性能进行测试。

②弯曲性能测试

具体操作步骤为：用电子游标卡尺测量改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品弯曲的长度、厚度和宽度，并输入到万能实验机测试程序中，设置弯曲试验速度为2mm/min。利用试样夹固定样品后，使施压轴无冲击的接触样品，此时校零，随后启动测试程序即可对所有样品弯曲性能进行测试。

③冲击性能测试

具体操作为：取表面打磨光滑后的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品冲击，置于缺口制样机上制样，用电子游标卡尺测量缺口样品的长度、宽度和厚度，并记录。在进行测试前，需要进行摆锤对空气阻力测试，并记录此时表盘刻度。将缺口样品置于冲击试验机上进行冲击性能测试，读取表盘测试的刻度。用表盘测试刻度减去对空刻度即为实际刻度，代入冲击性能换算公式后，即可得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的冲击强度。

力学性能测试结果如表1所示，从表中分析可知，实施例1～8制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的力学性能都有明显的提升，实施例9制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的力学性能略有下降，实施例1制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料总体改性效果较好，其拉伸强度提高了50.31％，弯曲强度提高了20.52％，冲击提高了48.22％。

表1力学性能测试

	拉伸强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弯曲强度(MPa)	弯曲模量(MPa)	冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>)
						实施例1	26.64	10.72	42.83	2144.22	7.24
实施例2	27.28	9.15	44.96	2182.49	4.57
						实施例3	25.34	14.87	43.97	2103.03	6.22
实施例4	27.66	13.44	43.50	2150.89	5.84
						实施例5	25.55	15.87	45.78	2160.22	5.87
实施例6	25.50	14.53	44.92	2194.74	5.78
						实施例7	24.70	15.13	44.79	2243.74	5.08
实施例8	24.79	10.39	41.12	2066.33	5.28
						实施例9	20.22	8.03	36.24	2015.32	4.65
对照实施例1	19.23	10.64	39.21	1948.34	3.62

2)结构表征分析

①熔体流动速率测试(MFR)

将实施例1～9制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行熔体流动速率测试，方法和结果如下：

具体操作为：将熔体流动速率仪设定恒温，温度为200℃，熔融时间4min，负重5Kg，切断间隔时间5s。预热30min后，将改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样条放入仪器中，待提示音响后，添加负重砝码，点击测试按钮，记录每5s切断的样品质量，取平均值，经换算后可得样条的熔体流动速率。

流动速率结果如图2所示，图中A1～A9分别对应实施例1～9制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，回收聚苯乙烯塑料的熔体流动速率指数为5g/min左右，由图分析可知，改性再生聚苯乙烯纳米复合材料比回收聚苯乙烯塑料的流动性更高，表明在一定范围内无机纳米填充剂的加入，使得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的流动性增大，其中实施例9所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的流动性指数值达到9.84。

②密度比重测试(SW)

将实施例1～9制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行密度比重测试，方法和结果如下：

具体操作为：取冲击测试后的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品放于调零后的密度天平右托盘内，待示数稳定后，再用镊子将样品转移到水中秤篮中，待实数稳定后点击确定按钮，记录此时屏幕上显示的示数。

改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的密度能在一定程度上反映内部气孔数量、样品注塑时的膨胀程度和材料加工参数设置的优劣。

测试结果如图3所示，图中A1～A9分别对应实施例1～9制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，由图中分析可知，实施例1和实施例9所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的密度较高，说明改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的制备效果较好，内部气孔较少，膨胀程度低，分子间结合更紧密，刚性较强。而实施例6所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的密度较低，承受的外力较弱，这正是其力学性能略有下降的原因。从图中数据分析可知，样品之间的密度值相差不大，极差控制在0.03以内，说明了样品的制备工艺稳定，未受到其他非变量因素的影响。

③X-射线衍射测试(XRD)

将实施例1～5和实施例7所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行X-射线衍射测试，方法和结果如下：

具体操作为：在拉伸断条上截取一块正方形改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品，除去表面灰尘，平整的放在载玻片上，之后将载玻片放在扫描端口，待高压完成后，设定实验的起始角度为15°，终止角度为70°，进步角度为0.05°，随后对改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品进行连续扫描。

测试结果如图4所示，图中A1～A5和A7分别对应实施例1～5和实施例7制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，从图中分析可知，所有曲线都在衍射角为19.26°的位置出现了改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的特征峰。利用jade分析软件可知，所有样品的XRD曲线在26.57°和28.30°左右都出现了TiO₂和石墨烯的特征峰，在实施例5所制得的样品的衍射曲线中能明显看出这两个特征峰。实施例4所得样品的衍射曲线中TiO₂峰强度最高，说明改性再生聚苯乙烯纳米复合材料内部结晶度较好。实施例7所得样品衍射曲线的特征峰稍有右移，且出现SiO₂等杂峰，导致杂质原子使晶胞参数变小，晶面间距变小，结晶受到干扰，力学性能略有下降。

④红外光谱表征(FT-IR)

将实施例1～6所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行红外光谱表征，方法和结果如下：

具体操作为：用锉刀将条状的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品研磨成粉末状，在5mg改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品粉末中加入1g KBr粉末，将其混合均匀后放入压片机下制成标准检测样品。设定灯光温度为60℃，分析波数为400cm^-1到5000cm^-1，按照仪器操作章程完成对所有样品的表征。表征结果如图5所示，图中A1～A6分别对应实施例1～6制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，由图分析可知，所有红外光谱曲线在3100-3000cm^-1出现了苯环C-H的伸缩振动特征峰，3000-2800cm^-1之间的吸收峰对应的是亚甲基和次甲基的C-H的伸缩振动特征峰，1600-1440cm^-1处有苯环的C＝C伸缩振动特征峰，753cm^-1和697cm^-1是苯环C-H取代的特征峰，以上均为聚苯乙烯的特征吸收峰，这足以说明本发明的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的基体为聚苯乙烯塑料。此外，在1596cm^-1处出现了改性石墨烯的碳骨架C＝C特征振动峰，在532cm^-1有Ti-O特征峰，证明不仅改性石墨烯成功附着在改性再生聚苯乙烯纳米复合材料上，改性纳米TiO₂的附着效果也较为明显。改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的透光率较强，说明纳米填充剂改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂分散得较为均匀。

⑤扫描电子显微镜观察(SEM)

将实施例1～6所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行扫描电子显微镜观察，方法和结果如下：

具体操作为：将改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的冲击断裂样品裁剪成长方体小块，冲击断裂面正面朝上，使其需要观察的表面裸露，随后对其进行镀金处理30s。将镀金样品放入扫描电子显微镜待真空加压至5KV后，开始扫描样品，观察倍数为1000至5000倍。

扫描结果如图6所示，图中a～f分别对应实施例1～6制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，从图中a和b可以观察出，改性再生聚苯乙烯纳米复合材料断面呈现蜂窝状，出现表面凹孔是因为断面上的填充剂颗粒抵抗外力冲击时，脱离基体所形成的；从图中c可以看出无机纳米颗粒均匀的分散在聚苯乙烯基体中，此时断面十分粗糙，断面粗糙可以更好地吸收冲击能量，提高材料的刚性；从图中d能够观察到增韧剂SBS与聚苯乙烯基体充分镶嵌，形成光滑纤维状，可有效提高材料韧性，故实施例4制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料样品的拉伸性能达到了最高值；图中e呈现出冲击断面的齿轮状，这种内部结构能使填充剂、增韧剂和基体有效嵌合，增加填充助剂的附着能力；从图中f分析可知，当改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂添加量较高，且混合不均匀时，填充剂产生团聚现象，集中外力的冲击，使得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的拉伸性能略有下降。

⑥热变形温度分析(HDT)

将实施例1～6所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行热变形温度分析，方法和结果如下：

具体操作为：取注塑的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料冲击后的标准测试样品置于载物台上，利用电子游标卡尺测量出样品的长度、宽度和高度，随后计算出所需负重，将砝码添加到载重台后，打开测试系统，输入恒温温度为200℃，升温速率为120℃/h，待温度恒定后，降低载物台，开启搅拌轴，随即开始测试其热变形温度。

分析结果如图7所示，图中A1～A6分别对应实施例1～6制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，负荷热变形分析是衡量改性再生聚苯乙烯纳米复合材料耐热性优劣的一种量度。由图中分析可知，实施例1和实施例2所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料热变形分析曲线完全重合，说明了两种的耐热性基本一致；实施例4和实施例5所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料热变形分析曲线近乎重合，说明了实施例4和实施例5所制得的耐热性基本一致；实施例6所制得的耐热性最好，趋近90℃。综上可知，所有制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的热变形温度都得到了有效的提高，可知填充剂的加入能够提高废旧聚苯乙烯的抗热性，这是因为加入的改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂原子结构分解的温度，远高于废旧聚苯乙烯的软化温度，当其均匀的嵌合在废旧聚苯乙烯基体时，能提高改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的耐热性和使用寿命。

⑦洛氏硬度测试(HRA)

将实施例1～6制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行洛氏硬度测试，方法和结果如下：

具体操作为：将注塑的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料色板样品放置于试验台上，顺时针转动旋轮，使样品无冲击的与压头接触，直至硬度计百分表从黑点移动至红点，且指针垂直指向表盘30°处，此时施加98.07N的初试验力，按触启动键，仪器主动加主试验力，总试验力保持时间到15秒后，自主卸除主试验力，再等15秒后，听到蜂鸣声响，立即读取指针指向的硬度值。

测试结果如图8所示，图中A1～A6分别对应实施例1～6制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，由图中分析可知，不同实施例中因改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂的添加量不同，所测得的洛氏硬度也不同，且与材料的力学性能图的变化趋势一致，呈现出波浪形，这进一步验证了填充剂和增韧剂的添加量对材料的力学性能有着决定性的影响。改性纳米石墨烯属于刚性填充剂，硬度值较大，因此与废旧聚苯乙烯基体充分熔融改性成型后，样品的洛氏硬度指数可达103HRA，改性再生聚苯乙烯纳米复合材料间有极差近10HRA，说明改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂的加入，能够明显提升废旧聚苯乙烯的硬度。

⑧环保毒性测试(RoHS)

将实施例1所制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料进行环保毒性测试。方法和结果如下：

具体操作为：在RoHS检测仪的选择工具栏里选择参数设置的“初始化”项，按系统提示放入纯银校正片点击“OK”开始初始化，初始化成功后其状态栏“峰通道”需显示为“1105”道，取挤出造粒的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒10g，置于测试皿中，开启测试系统，仪器运行时，黄灯亮，测试完毕后自动熄灭。

RoHS是用于规范电子电气产品的材料及工艺标准，使之更加有利于人体健康及环境保护的一项强制性标准。该标准的目的在于消除电器电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚6项物质，并重点规定了镉的含量不能超过0.01％。

测试结果如图9所示，由图中分析可知，改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的各项物质的百万分比浓度都在限定标准之下，说明改性再生聚苯乙烯纳米复合材料符合环保要求，对人体健康伤害较低，具有极大的推广应用价值。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，主要原料为废旧聚苯乙烯，辅料为新聚苯乙烯、填充剂、增韧剂、偶联剂、交联剂、抗氧剂、增塑剂和润滑剂；

2.根据权利要求1所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯；所述交联剂为过氧化二异丙苯即DCP；所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯即1010；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯即DBP；所述润滑剂为液体石蜡即ACPE。

3.根据权利要求1所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性滑石粉的改性方法为：将滑石粉干燥后，冷却，然后将冷却后的滑石粉和钛酸酯溶于无水乙醇中，过滤，干燥，粉碎，即得；所述滑石粉和钛酸酯的重量份配比为200:3。

4.根据权利要求1所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性纳米石墨烯的改性方法为：将纳米石墨烯溶于无水乙醇中，超声，然后加入钛酸酯，继续超声，过滤，干燥，粉碎，即得；所述纳米石墨烯和钛酸酯的重量份配比为2:1。

5.根据权利要求1所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性纳米TiO₂的改性方法为：将纳米TiO₂干燥后，冷却，将钛酸酯加入到无水乙醇中，然后再加入纳米TiO₂，过滤，干燥，粉碎，即得；所述纳米TiO₂和钛酸酯的重量份配比为100:1.5。

6.根据权利要求2所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，所述废旧聚苯乙烯、新聚苯乙烯、改性滑石粉、改性纳米石墨烯、改性纳米TiO₂、SBS、钛酸酯、DCP、1010、DBP和ACPE的重量份配比为100:30:8～12:1～5:6～8:8～18:2:2:2:1.5:1.5。

7.根据权利要求2所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料，其特征在于，所述废旧聚苯乙烯、新聚苯乙烯、改性滑石粉、改性纳米石墨烯、改性纳米TiO₂、SBS、钛酸酯、DCP、1010、DBP和ACPE的重量份配比为100:30:10:3:8:8:2:2:2:1.5:1.5。

8.一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将废旧聚苯乙烯清洗、干燥和去除铁屑，然后与新聚苯乙烯混合，即得树脂原料；

S2、将改性滑石粉、改性纳米石墨烯和改性纳米TiO₂混合，再放入球磨机中球磨25～35min，即得改性原料；

S3、将增韧剂SBS、偶联剂、交联剂、抗氧剂和增塑剂进行混合，即得助剂原料；

S4、将树脂原料、改性原料和助剂原料放入捏合机中高速旋转25～35min，混合过程中缓慢加入润滑剂取出；

S5、将S4取出的原料倒入到挤出机中挤出，然后用切粒机进行造粒，即得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒；

S6、采用注塑机将S5所得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料颗粒进行注塑，干燥，即得改性再生聚苯乙烯纳米复合材料。

9.根据权利要求8所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述S5中挤出机的工艺参数分三段：第一段，温度为165℃；第二段，温度为205℃，转速为150r·min^-1，引取为5r·min^-1；第三段，温度为175℃。

10.根据权利要求8所述一种改性再生聚苯乙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述S6中注塑机的工艺参数为：一区温度为190℃，二区温度为200℃，三区温度为190℃，机头温度为190℃，射咀为80％，机头压力为1.0MPa。