[发明专利]一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/HIPS合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/HIPS合金材料，该材料由以下重量份数的组分制备而成：PPO：360‑480份、HIPS：240‑320份、连续玻璃纤维：200‑400份、石墨烯5‑15份、相容剂10‑20份、增韧剂50‑80份、阻燃剂80‑120份、抗氧剂6‑10份、复合光稳剂3‑5份、润滑剂4‑8份、金属氧化物：5‑15份。本发明通过添加预分散处理的石墨烯协同连续玻纤增强PPO/HIPS合金，以及复配多种功能助剂，使该材料不仅具备优异的刚性和冲击韧性，同时具有优异的耐候性和阻燃性能，并且注塑制件表面无玻纤外露，可以满足玻纤增强PPO/HIPS合金在不同领域的应用，该材料可以通过注塑直接成型，生产效率高，使用后的制件经粉碎后可以回收利用。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候PPO/HIPS合金材料及其制备方法。

背景技术

聚苯醚(PPO)是一种优良的热塑性工程塑料。具有良好的机械性能、热性能和电性能,但存在熔融温度高、熔体粘度大、热塑成形性差和耐有机溶剂(如卤代脂肪烃)差的缺点,这限制了其应用范围。为了改善PPO的性能,扩大其应用领域,需要对PPO进行改性,改性后的PPO称为MPPO。改性后的聚苯醚合金具有优异的综合性能和众多的品种,广泛应用于各个方面,如:汽车、电子电器、办公电器、家用电器、精密机械、液体输送设备、纺织器材等。聚苯醚和聚苯乙烯尤其是高抗冲聚苯乙烯共混改性是聚苯醚改性的很重要的一种方式。聚苯醚的阻燃性能良好,具有自熄性,但是高抗冲聚苯乙烯属于易燃材料,二者合一则具有中度的可燃性。所以需要通过采取合适的阻燃方式对PPO/HIPS合金进行阻燃

PPO通过掺混高冲击强度聚苯乙烯(HIPS)进行改性后,可大大改善其成型加工性能,因此得到了广泛应用。由于PPO分子结构中无强极性基团,可在较宽的频率及温度范围内保持良好的电性能。PPO的介电常数非常低,且几乎不受温度、湿度的影响；而其体积电阻率很高,可以广泛用于生产电器产品,尤其是耐高压及户外使用的部件,如光伏行业使用的各种方管堵头、彩电中的行输出变压器等,因此要求PPO具有优异的阻燃及力学性能。

石墨烯作为近年来发现的二维碳素晶体，具有突出和优异的导热性能、力学性能和电学性能，其纳米结构也十分独特，石墨烯具有较大的比表面积，少量的加入量就可以对聚合物基体性能产生显著的影响，然而石墨烯表面又呈惰性状态，与其他介质的界面相容性较差，且石墨烯层与层之间有较强的范德华力，相互间容易产生聚集，石墨烯增强聚合物复合材料性能的提高依赖于界面结合强度的提高，控制界面结合强度的最关键因素是对石墨烯进行表面处理，增加石墨烯表面有效功能团，通过表面处理方法引入不同的官能团，从而有效提高石墨烯与聚合物的界面结合。

除共价键功能化外，还可通过非共价键连接方法对石墨烯表面进行功能化，即可用π-π相互作用、离子键以及氢键等超分子作用使石墨烯表面得到修饰，从而提高石墨烯的分散性。由于石墨烯本身具有高度共轭体系，其易于与同样具有π-π键的共轭结构或者含有芳香结构的小分子和聚合物发生较强的π-π相互作用。王平华等首先合成了含有6个羟基的三亚苯衍生物，然后通过氧化还原引发体系合成了星型聚丙烯腈聚合物，最后在星型聚丙烯腈的 N，N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)用水合肼还原氧化石墨烯得到均匀稳定的溶液，并且放置很长时间无沉淀，通过对产物进行红外光谱、核磁共振谱、凝胶渗透射谱、扫描电镜表征分析发现三亚苯结构和石墨烯之间是通过π-π键相互作用，成功地对石墨烯实现了功能化。

专利CN101307179公开一种一种改性聚苯醚PPO及其制备方法。其组分重量配比为：以100份计，聚苯醚PPO粉料为32-50份；耐冲击性聚苯乙烯HIPS颗粒为20-38份；钛白粉为20-25份；LDPE颗粒为3-5份；热塑性弹性体TPE为2-4份；抗氧剂为0.3-1.0份；色粉为0.009-0.011份。其制备方法中主要是将LDPE塑料颗粒、耐冲击性聚苯乙烯HIPS颗粒和热塑性弹性体TPE按配比放入搅拌机搅拌混合，再按照聚苯醚PPO粉料、钛白粉、抗氧剂、色粉的顺序依次加入各原材料，混合搅拌5-8分钟，然后由双螺杆挤出机熔融后挤出，切粒。该材料机械强度有限，不能满足高强度制件设计要求。