[发明专利]一种液晶态聚苯乙烯/粘土纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚苯乙烯复合材料，特别涉及到聚苯乙烯与无机填料组成的复合材料。

98103038.6报道了一种聚苯乙烯/粘土纳米复合材料及其制备方法，涉及一种粘土以纳米量级尺寸均匀分散的复合材料，但未涉及液晶态聚苯乙烯/粘土纳米复合材料。

本发明的液晶态聚苯乙烯/粘土纳米复合材料经190-290℃熔融注射成型制备。其中分散粘土是一个长径比大于100的二维面结构硅酸盐。当复合材料进行熔体注射时，这种二维面结构会沿流动方向高度取向，这种取向的硅酸盐片是刚性结构，它使由注射流动取向的聚合物链的运动受到限制。在外力(注射力)消除后，聚合物链由注射力产生的取向态被层状硅酸盐保护下来。复合材料由此显示出液晶的行为。

本发明的液晶态聚苯乙烯/粘土纳米复合材料原料包括以下组分和含量(重量份)：

聚苯乙烯/粘土纳米复合材料    100份

抗氧剂                       0.15份

助抗氧剂                     0.012份

本发明提供的聚苯乙烯/粘土纳米复合材料为专利“一种聚苯乙烯/粘土纳米复合材料及其制备方法”(中国专利申请98103038.6)所制得材料。

本发明所采用的抗氧剂为工业品牌264或1010，助抗氧剂牌号为工业品7910。

本发明液晶态聚苯乙烯/粘土纳米复合材料的制备方法是按下述步骤进行的。

1  将聚苯乙烯/粘土纳米复合材料进行干燥，

2  上述干燥的材料100份与抗氧剂0.1-5份和助抗氧剂0.01-2份混合均匀，

3  将上述所得复合材料经注射机加工成型，注射机出口温度为190-250℃，模具

   温度为0-80℃。

本发明所得复合材料表现出以下的液晶态的特征。

聚苯乙烯/粘土纳米复合材料注射样的偏光特性为：在偏光下为全场明亮，有明显的网络状织构，说明材料整体有双折射，此材料中只含有约1％的层状硅酸盐，此整体材料的双折射特征，只能是高度取向聚合物所致的液晶体产生的。这也得到材料的XRD的证实，复合材料注射样的XRD结果在2Θ为1.7°时有一个强衍射峰，同时，在18°时有一个漫射峰，这是二维层状结构液晶的XRD特征峰。

聚苯乙烯/粘土纳米复合材料注射样的DSC研究表明，在样品第一次升温过程中，当样品从玻璃态变为高弹态时，不是一个单拐点转变，而是双拐点转变。这是由于当样品升温到Tg时，样品中的高度取向聚合物链解取向所致。当样品降温后，第二次升温时，样品就表现出一般高聚物的单拐点特征。聚苯乙烯/粘土纳米复合材料注射样在Tg下进行偏光观察证实了以上分析。将样品置于偏光热台上，室温下样品有强的双折射，程序升温将样品升温至Tg后恒温，样品的双折射随时间延长变弱，同时试样的织构也逐渐解离，最后变成一个暗场，将样品降温至室温时，样品双折射消失。

实施例1

聚苯乙烯/粘土纳米复合材料400g经干燥后与3g抗氧剂264和1g助氧化剂7910混合均匀，在普通塑料注射机上注射成型。注射机的三段温度分别为180-190℃，190-210℃，出口温度为220℃，样品模具温度为25℃，经XRD测定，在2Θ为1.7°时有一个强衍射峰，同时，在18°时有一个漫射峰。