[发明专利]聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯乙烯‑2‑乙烯基萘‑还原氧化石墨烯复合材料，以第二单体2‑乙烯基萘作为辅助共聚单体在共聚物基体中引入稠环，两单体通过悬浮聚合方式进行共聚得到共聚物。采用溶液共混的方法制备聚苯乙烯/2‑乙烯基萘‑还原氧化石墨烯复合材料，之后将共聚产物提取后热压成型。本发明以苯乙烯为基材，采用溶液共混的方法制备纳米复合材料，在共聚物基体中引入第二单体，将一定量共聚物溶解于三氯甲烷中与还原氧化石墨烯进行复合，较纯聚苯乙烯树脂，玻璃化转变温度得到大幅度提高，此方法成功地改善了还原氧化石墨烯与聚合物基体的结合力，解决了聚苯乙烯在使用温度方面的问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种聚苯乙烯(PS)-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法，以PS为基体，在聚合物基体中引入稠环，填充还原氧化石墨烯来制备PS基纳米复合材料。

背景技术

PS是一种无色透明的热塑性塑料。PS树脂无毒，无臭，为似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好。PS易加工成型，强度较高，并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点。可广泛用于轻工市场，日用装潢，照明指示和包装等方面。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、灯罩、光化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。

PS的不足之处在于耐热性差及不耐沸水等，这严重限制了PS更广泛的应用，一般的改善方法是加入热性能好的纳米填料，如碳纳米管，碳纤维，石墨烯等，以增强PS基复合材料的机械强度。由于纳米填料本身与聚合物基体的结合性差，通常需要对其进行有机改性后才能使用，这使得PS基纳米复合材料的制备工艺更加复杂，制备过程更加冗长，同时改性剂的添加也可能影响PS基纳米复合材料的性能。这些副作用对于工业化生产而言，会在很大程度上增加经济成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法，在不对纳米填料进行有机改性的前提下，获得性能优异的复合材料。基于还原氧化石墨烯表面存在大π键，用带稠环的单体2-乙烯基萘和苯乙烯共聚，实现在共聚物基体中引入共轭稠环，加入还原氧化石墨烯纳米填充物进行聚合，制备优异性能的聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料，所述聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料的玻璃化温度为116-120℃；

所述聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料以苯乙烯为第一单体，2-乙烯基萘为第二单体进行共聚，第二单体作为辅助共聚单体引入稠环，共聚后得到稠环共聚物，带大π键的还原氧化石墨烯与所述稠环共聚物之间具有π-π相互作用，限制稠环共聚物分子链的运动；

所述聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料通过悬浮聚合制得，在悬浮聚合体系中，水相与油相的体积比为(1.5-8.5)：1，所述油相由苯乙烯和2-乙烯基萘两种单体组成，苯乙烯的用量为油相质量的70-90wt％，2-乙烯基萘的用量为两种单体质量和的10-30wt％，所述水相由水和分散剂组成，其中分散剂的用量为所述两种单体质量和的5-15wt％，还原氧化石墨烯的用量为所述油相质量的0.5-4wt％；

所述聚苯乙烯-2-乙烯基萘-还原氧化石墨烯复合材料按照以下步骤制备，

步骤1，将分散剂加入水中搅拌至分散剂完全溶解，再加入将苯乙烯和2-乙烯基萘混匀，同时加入引发剂共聚，共聚温度在引发剂的引发温度之上，共聚在保护气体气氛中进行，共聚后得到苯乙烯-2-乙烯基萘共聚物，其中所述引发剂的用量为两种单体质量和的0.8-1.8wt％，所述分散剂的用量为两种单体质量和的5-15wt％。