[发明专利]一种可发泡性聚苯乙烯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可发泡性聚苯乙烯及其制备方法，其中，所述可发泡性聚苯乙烯中，所含石墨烯的量占聚合前苯乙烯单体总重量的0.2wt％‑1wt％。本发明制备的可发泡性聚苯乙烯压板成型，得到泡沫板材。泡沫板材的阻燃等级可达B1级，热导率值由原来的0.039～0.042W/(m·K)降低至0.030～0.034W/(m·K)，拉拔性能由原来的90Kpa提高到260Kpa。

技术领域

本发明涉及一种可发泡性聚苯乙烯及其制备方法，特别涉及了一种与石墨烯复配的聚苯乙烯发泡材料及其制备方法，属于高分子聚合物领域。

背景技术

可发泡性聚苯乙烯(EPS)是利用物理发泡手段制备的一种泡沫材料，具有导热系数低、电绝缘性好、吸水率低、隔音性能优越、抗震、防潮以及成型工艺简单等优点，因此被广泛应用于隔音材料、防震材料和保温材料，尤其在建筑保温领域，可发泡性聚苯乙烯具有非常好的应用前景，起到节能环保的作用。

从1949年德国巴斯夫研发出可发泡性聚苯乙烯至今已有六十多年的历史了，单纯的EPS的性能已经不能满足现代社会日益增长的生活和生产要求，因此进一步提高EPS的性能，扩大其应用领域至关重要。未来，EPS将在力学性能、阻燃性能、耐老化性能以及防静电性能得以改善，因此EPS的改性研究和应用研究对社会经济的发展有着十分重要的意义。

CN101891852A公开了一种《聚苯乙烯/膨胀石墨复合发泡材料的制备》，苯乙烯90-110份、200-500目膨胀石墨5-10份、纳米氢氧化铝4-6份、偶联剂0.3-0.5份、过氧化二苯甲酰0.1-1份、过氧化二异丙苯0.1-0.5份、聚乙烯醇0.1-0.3份、磷酸三钙1-2份、白油0.3-0.8份、聚乙烯蜡0.3-0.8份、硬脂酸0.1-0.3份、戊烷9-11份。制备上述阻燃型可发泡性聚苯乙烯颗粒的方法，包括以下步骤：(1)在90-110份的苯乙烯单体中添加0.3-0.8份白油、0.3-0.8份聚乙烯蜡、5-10份膨胀石墨和4-6份纳米氢氧化铝、0.8-1.2份偶联剂，搅拌至均匀；(2)之后，加入0.1-1份的过氧化二苯甲酰和0.1-5份过氧化二异丙苯引发剂，均匀搅拌后，升温至85℃进行预聚，得到苯乙烯/膨胀石墨预聚体，待用；(3)在反应釜内加入90-110份的去离子水；(4)在均匀搅拌的同时，依次加入0.1-0.3份聚乙烯醇、1-2份三磷酸钙，继续搅拌3-8分钟；(5)之后，将步骤(1)得到的预聚体加入到上述的水相中，在400-500转/分转速下搅拌；(6)之后，体系升温至90℃时，恒温保持4-6小时，使物料形成具有一定大小分布的颗粒；(7)之后，加入戊烷，并继续对反应体系加温。但反应釜内压力达到0.9-1MPa时，保持0.5-2小时。然后，让其自然冷却至常温；(8)最后，滤去水分，得到阻燃型可发泡性聚苯乙烯复合粒子。该项专利技术所用的石墨粒径较大(30-75um)，不容易包裹在苯乙烯悬浮颗粒中，另外，在低的热导率前提下，机械性能不能保证。并且，工艺非常复杂，成本高，很难真正的产业化应用。

在此基础上，自石墨烯诞生以来，人们便开始研究用石墨烯代替石墨。石墨烯作为一种新的纳米材料，自被发现以来就以优异的光学性能、热学性能、力学性能、磁学性能以及良好的化学稳定性得到广泛地研究。理论上讲，石墨烯是聚合物复合材料理想的增强和功能材料。但是，在实际的研究进展中，却屡屡碰壁。虽然石墨烯拥有单层、导电等优异的性能，但其本身也存在着固有的缺点，使其在应用过程中，很难与其它物质结合，不容易分散，阻碍了其性能的发挥。

迄今为止，复合有石墨烯的EPS材料技术中最先近的是CN105732860A公开了的一种《可膨胀少层石墨烯的可发泡性聚苯乙烯珠粒及制备方法》。其采用电化学的方法对石墨进行电化学插层，对其进行超声震荡，之后再对其进行二次插层、水洗、干燥得到可膨胀少层石墨烯。该技术中，石墨烯制备工艺较复杂，添加量较多(3.5wt％-5.5wt％)，成本高，并且在苯乙烯中的分散性不佳，改善效果不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术缺陷，提供一种石墨烯添加量小、性能更加优越的复合的可发泡性聚苯乙烯；