[发明专利]一种硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球及其制备方法。该制备方法包括：1)可共聚双键型硅溶胶包覆的石墨的制备；2)硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球的制备。本发明从物理屏蔽和化学共聚反应两个层面解决石墨/聚苯乙烯合成中石墨的阻聚问题，通过正硅酸乙酯原位水解在石墨微粉表面形成致密的物理屏蔽层，有效屏蔽石墨表面的阻聚基团；另一方面，利用含有可共聚双键的疏水改性剂直接改性得到含有双键的硅溶胶石墨粉，石墨粉表面的双键提高了与苯乙烯单体发生共聚化学反应的活性，从而在物理包覆屏蔽阻聚作用和提高化学共聚反应两个层面消除阻聚作用。

技术领域

本发明属于节能保温材料技术领域，更具体地，涉及一种硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球及其制备方法。

背景技术

为进一步提高发泡聚苯乙烯(EPS)的隔热保温和阻燃性能，常在EPS中引入具有隔热因子、反射红外线辐射和降低热量传导特性的石墨粉，从而制备具有优异隔热性能的石墨EPS保温材料。但是利用悬浮聚合法制备的石墨EPS保温材料存在两方面的问题。一方面，石墨表面含有苯醌等醌式基团，醌式基团是典型的自由基捕获剂，因此，石墨在乙烯型单体如苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯单体的聚合中具有显著的阻聚现象，使得石墨EPS所需聚合时间延长，聚合体系的稳定性变差，产品性能也会降低，同时增加了工业化大生产工艺控制的难度和生成成本，阻碍了高性能石墨EPS产品市场化推广与应用。另一方面，石墨在苯乙烯单体中的分散性也是决定石墨EPS产品性能的最要因素，石墨在苯乙烯单体中分散性差，团聚严重，分散稳定性差，影响了石墨EPS的力学、隔热和阻燃效果。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，从物理屏蔽和化学共聚反应双层面屏蔽悬浮聚合法合成石墨聚苯乙烯小球合成中石墨的阻聚作用，并同步解决石墨在苯乙烯单体中分散性差、团聚严重以及分散稳定性差导致的严重影响石墨聚苯乙烯泡沫材料的力学、隔热和阻燃效果等问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球的制备方法，该制备方法包括：

1)可共聚双键型硅溶胶包覆的石墨的制备

在搅拌状态下将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇，一次性加入石墨，水、NH₃·H₂O，进行第一搅拌，再一次性加入正硅酸乙酯，进行第二搅拌，然后加入可共聚双键型疏水改性剂，继续反应，再经固液分离、洗涤、干燥后，得到所述可共聚双键型硅溶胶包覆的石墨；

2)硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球的制备

在反应容器中加入水、表面活性剂的水溶液、第一无机悬浮剂、高分子悬浮剂的水溶液，搅拌均匀后，再加入由苯乙烯单体、引发剂和步骤1)得到的可共聚双键型硅溶胶包覆的石墨组成的油相，搅拌状态下对体系进行加热，通过原位悬浮聚合实现可共聚双键型硅溶胶包覆的石墨与苯乙烯单体分子的共聚，反应过程中补加第二无机悬浮剂，苯乙烯单体转化完全后，停止加热，冷却后得到硅溶胶包覆的石墨/苯乙烯共聚复合小球。

作为本发明优选的实施方式，

步骤1)中，以无水乙醇为基准，相对于每100mL无水乙醇，各组分的用量分别为：

聚乙烯吡咯烷酮0.1～1.0g、石墨1.0～20.0g、水0.5～3.0mL、NH₃·H₂O1～6.0mL、正硅酸乙酯0.5～7.0mL、可共聚双键型疏水改性剂0.1～2.0mL；

根据本发明，步骤1)中，按上述用量一次性加入石墨、水、NH₃·H₂O以及一次性加入正硅酸乙酯，可达到控制水解时间的目的，得到所述可共聚双键型硅溶胶包覆的石墨。