本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種高性能PS復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對材料性能的要求越來越高，尤其對通用塑料聚苯乙烯(PS)材料。PS主要用于汽車、家電、管材、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域，但由于PS材料的低溫韌性、抗靜電性能、耐磨性較差，這大大限制了PS復(fù)合材料在一些特殊領(lǐng)域上的應(yīng)用。
采用針狀硅灰石作和富勒烯改性PS，制得的PS復(fù)合材料不但低溫韌性得到了改善，抗靜電性能和耐磨性也得到了提高，該方法至今尚未見于報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高性能PS復(fù)合材料及其制備方法，以提高PS復(fù)合材料的低溫韌性、抗靜電性能及面磨性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種高性能PS復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；
(2)取出步驟(1)中攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得到改性針狀硅灰石。
優(yōu)選地，步驟(1)中的針狀硅灰石和鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為200-280：2-3，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃。
所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目。
所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
上述任一項所述的高性能PS復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的PS、0.8份-1.2份改性針狀硅灰石、6份-12份富勒烯、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～180℃，二區(qū)溫度180～220℃，三區(qū)溫度180～220℃，四區(qū)溫度180～220℃，五區(qū)溫度180～220℃，六區(qū)溫度180～220℃，機頭溫度180～220℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本技術(shù)方案創(chuàng)新地運用針狀硅灰石作為耐寒劑，可明顯改善聚丙烯材料的低溫韌性，這是因為添加少量的針狀硅灰石，可以作為PS材料的成核劑，促進PS復(fù)合材料的異相成核，提升PS復(fù)合材料的低溫韌性。
本技術(shù)方案將改性針狀硅灰石作為耐寒劑使用打破了傳統(tǒng)的硅灰石作為無機填充料使用的范疇，這具有很重要的意義。
本技術(shù)方案運用富勒烯來改性PS，，通過富勒烯的導電性、良好的耐磨性，來提高PS復(fù)合材料的抗靜電性能和耐磨性。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
本申請?zhí)峁┮环N高性能PS復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min。
(2)取出攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
優(yōu)選地，步驟(1)中的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(200-280)：(2-3)，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃。
所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目。
所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
所述抗氧劑為巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(簡稱Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱Irganox1010)和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(簡稱Irganox1330)中的一種或幾種的混合。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和硬脂酸鉀中的一種或多種。
上述任一項的高性能PS復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的PS、0.8份-1.2份改性針狀硅灰石、6份-12份富勒烯、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～180℃，二區(qū)溫度180～220℃，三區(qū)溫度180～220℃，四區(qū)溫度180～220℃，五區(qū)溫度180～220℃，六區(qū)溫度180～220℃，機頭溫度180～220℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。
本發(fā)明的各實施例中所用的原料如下：
PS(型號350)，臺灣國喬；針狀硅灰石,江西科源粉體有限公司；富勒烯，河南濮陽市永新富勒烯科技有限公司；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工；硬脂酸鉀，鄭州邦諾化工；抗氧劑(型號Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本發(fā)明所用的測試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
改性針狀硅灰石的制備
制備例1
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為200：2，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
(2)取出攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例2
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為200：3，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
(2)取出攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例3
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為280：2，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
(2)取出攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例4
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為280：3，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
(2)取出攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
制備例5
所述改性針狀硅灰石的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑加入至高速攪拌機中，攪拌10-20min；針狀硅灰石、鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為240：2.5，高速攪拌機的轉(zhuǎn)速為120-300r/min，溫度為30-50℃；所述針狀硅灰石粒徑為5μm-10μm，目數(shù)為3000目-5000目；所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為AC-201。
(2)取出攪拌后的針狀硅灰石在100-120℃的真空干燥箱里干燥2-3h既得產(chǎn)物。
實施例1
(1)稱取60份PS、0.8份改性針狀硅灰石、6份富勒烯、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P1。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度140℃，二區(qū)溫度180℃，三區(qū)溫度180℃，四區(qū)溫度180℃，五區(qū)溫度180℃，六區(qū)溫度180℃，機頭溫度180℃；螺桿轉(zhuǎn)速200r/min。
實施例2
(1)稱取80份PS、1.2份改性針狀硅灰石、12份富勒烯、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬質(zhì)酸鈉、0.1份硬脂酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P2。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度220℃，四區(qū)溫度220℃，五區(qū)溫度220℃，六區(qū)溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉(zhuǎn)速280r/min。
實施例3
(1)稱取70份PS、1.0份改性針狀硅灰石、9份富勒烯、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P3。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度160℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機頭溫度200℃；螺桿轉(zhuǎn)速240r/min。
實施例4
(1)稱取65份PS、1.1份改性針狀硅灰石、8份富勒烯、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P4。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度175℃，二區(qū)溫度210℃，三區(qū)溫度210℃，四區(qū)溫度210℃，五區(qū)溫度210℃，六區(qū)溫度210℃，機頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速230r/min。
實施例5
(1)稱取75份PS、1.2份改性針狀硅灰石、7份富勒烯、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P5。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度205℃，三區(qū)溫度205℃，四區(qū)溫度205℃，五區(qū)溫度205℃，六區(qū)溫度205℃，機頭溫度205℃；螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。
對比例1
(1)稱取65份PS、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料D1。
其中雙螺桿擠出機各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度170℃，二區(qū)溫度220℃，三區(qū)溫度220℃，四區(qū)溫度220℃，五區(qū)溫度220℃，六區(qū)溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。
性能測試：
將上述實施例1-5及對比例1制備的PS復(fù)合材料用注塑機制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：
表1各實施例及對比例產(chǎn)品性能測試
從上表可以看出，從表中還可以看出實施例1-5的低溫沖擊性能、抗靜電性能、摩擦性能要好于對比例1。這大大擴展了PS復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常重要的意義。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，應(yīng)當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。