[发明专利]一种纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料及其制备方法，该复合材料包括再生聚苯乙烯粒子和吸附石墨烯的凹凸棒土，具体制备方法为：将废旧聚苯乙烯发泡材料去除表面的杂质后，切碎至聚苯乙烯颗粒的粒径至0.2‑0.5cm³，转移置于密封环境中，经等离子体处理，得到等离子体预处理的废旧聚苯乙烯发泡材料；将等离子体预处理的废旧聚苯乙烯发泡材料置于蒸汽室中，在室温下，通入含助剂的柠檬烯蒸汽，得到透明聚苯乙烯溶体，再经浓硫酸改性，得到磺化再生聚苯乙烯粒子；将磺化再生聚苯乙烯粒子加入到含纳米材料的氯化钙水溶液中，滴加苯乙烯单体，搅拌均匀，再加入引发剂，加热搅拌，取出，烘干，得到产品。

技术领域

本发明属于再生聚苯乙烯材料技术领域，具体涉及一种纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，通常为非晶态无规聚合物，无毒无臭无色透明，具有高于100℃玻璃转化温度，具有优良的绝热、绝缘和透明性，加工性和耐化学腐蚀性好，但是脆，低温易开裂。聚苯乙烯包括普通聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯及间规聚苯乙烯，其中发泡聚苯乙烯具有密度小、很强的抗氧化性及抗腐蚀性,在防热、防冷、防潮、防震、防氧化、防噪声等方面有广泛的应用，但是发泡聚苯乙烯多属于一次性使用商品，使用过程短，用完成废品垃圾，且难以腐化，直接堆放处理对环境造成很大的影响，因此回收发泡聚苯乙烯材料再利用，不仅可以减轻环境污染，而且可以资源再利用，实现发泡聚苯乙烯材料的高效循环使用。

溶剂法再生是将废旧聚苯乙烯发泡材料溶于溶剂中，通过过滤、挤压并与溶剂分离回收聚苯乙烯树脂。中国专利CN101701073B公开的废旧聚苯乙烯功能化重塑的方法，将聚苯乙烯泡沫去除表面污物后粉碎成体积小于1cm³的块料，加入到三氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、苯或者甲苯溶液中溶胀，再置于水中搅拌加热，再分离晒干得到白色聚苯乙烯颗粒，最后经物理发泡剂处理得到可发性聚苯乙烯颗粒。该重塑方法所用试剂无毒，制备过程无副产物，因此工艺简单，成本低廉，产品纯度高。中国专利CN105566670A公开的基于废聚苯乙烯材料制备梯度阻燃可发泡聚苯乙烯珠粒的水相悬浮造粒法及其产品，将聚乙烯吡咯万通、纳米氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、聚磷酸铵、水滑石、隔热剂和疏水修饰剂混合制备形成亲油性无机阻燃隔热剂，然后与有机阻燃剂混合得到无机-有机梯度协同阻燃隔热体系，再与废聚苯乙烯材料形成有机相，将有机相加入到水相中，混合均匀后，蒸出有机溶剂得到固化的梯度阻燃聚苯乙烯珠粒，再浸渍发泡剂，水蒸汽加压预成型得到产品。由上述现有技术可知，目前溶剂法回收废旧聚苯乙烯发泡材料无需经历高温过程，避免了分子链的降解，但是聚苯乙烯的溶解度可难以控制，因此制备的再生聚苯乙烯发泡材料的性能可控性差，而且溶剂法回收方法的效率低，难以满足工业化的快速需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料及其制备方法，将废旧聚苯乙烯发泡材料粉碎至0.2-0.5cm³，先后经等离子体处理、柠檬烯蒸汽处理和浓硫酸磺化处理得到磺化再生聚苯乙烯粒子，将磺化再生聚苯乙烯粒子与含吸附石墨烯的凹凸棒土的氯化钙水溶液处理后，再表面聚合聚苯乙烯材料，形成纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料。本发明制备的复合材料以再生聚苯乙烯材料作为主要原料，附着纳米材料改性和聚苯乙烯，得到的复合材料具有壳核结构，且纳米材料均匀渗透其中，使复合材料具有阻燃增韧的特性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料，所述纳米材料改性的阻燃增韧再生聚苯乙烯复合材料包括再生聚苯乙烯粒子和纳米材料，所述纳米材料为吸附石墨烯的凹凸棒土，所述再生聚苯乙烯粒子的原料为废旧聚苯乙烯发泡材料经等离子活化处理后经柠檬烯蒸汽处理得到。

作为上述技术方案的优选，所述再生聚苯乙烯粒子还经过浓硫酸磺化预处理。