本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種抗靜電耐磨高性能PS復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯(PS)作為常見的熱塑性塑料，應(yīng)用十分廣泛。但是隨著科技的發(fā)展，在一些特定的領(lǐng)域，人們對(duì)PS材料的性能要求，尤其是耐磨性、抗靜電性能和力學(xué)性能要求越來越高，這大大限制了PS復(fù)合材料在這些特殊領(lǐng)域上的應(yīng)用。
用聚丙烯酸丁酯(PBA)接枝納米二氧化鋯(ZrO2)，再對(duì)PS進(jìn)行改性，從而提高PS復(fù)合材料的耐磨性、抗靜電性能和物理性能，該方法至今尚未見于報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種抗靜電耐磨高性能PS復(fù)合材料及其制備方法，以提高PS復(fù)合材料的耐磨性、抗靜電性能及物理性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種抗靜電耐磨高性能PS復(fù)合材料，由以下重量份的組份制成：
所述的改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯、納米ZrO2、過硫酸鉀、硫酸鋁及十二烷基苯磺酸鈉；
(2)將過硫酸鉀、十二烷基苯磺酸鈉、丙烯酸丁酯及納米ZrO2混合后，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
所述納米ZrO2直徑為40-80nm。
所述丙烯酸丁酯、所述納米ZrO2、所述過硫酸鉀、所述硫酸鋁及所述十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為10-30：30-40：0.3-0.7：1-3：0.1-0.3。
所述抗靜電劑為抗靜電劑Atmer 163或抗靜電劑Atmer 190。
所述相容劑為MAH-SEBS。
所述抗氧劑為的三(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(xiàng)所述的抗靜電耐磨高性能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、20份-30份改性納米ZrO2、0.1份-0.5份MAH-SEBS、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(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～180℃，二區(qū)溫度190～230℃，三區(qū)溫度190～230℃，四區(qū)溫度190～230℃，五區(qū)溫度190～230℃，六區(qū)溫度190～230℃，機(jī)頭溫度190～230℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本技術(shù)方案的納米ZrO2經(jīng)過聚丙烯酸丁酯(PBA)的接枝，可以在納米ZrO2表面形成PBA的有機(jī)包覆層，產(chǎn)生了強(qiáng)大的立體防護(hù)作用，阻止了納米ZrO2的團(tuán)聚，能夠均勻地分散于PS基體中，提高PS復(fù)合材料的力學(xué)性能。
本技術(shù)方案中MAH-SEBS的存在增強(qiáng)了PS和納米ZrO2的界面粘結(jié)，納米ZrO2在PS基體中的分散性良好，這更有利于促進(jìn)PS基體的異相成核，加快了PS基體的結(jié)晶速率，增強(qiáng)PS復(fù)合材料的力學(xué)性能。
.納米ZrO2的加入還使得PS基體的硬度提高，對(duì)PS復(fù)合材料的耐磨性能有顯著提高。
抗靜電劑的加入使PS復(fù)合材料的抗靜電性能得到了很大的提高，其表面電阻率降到108Ω左右。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)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(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N抗靜電耐磨高性能PS復(fù)合材料，由以下重量份的組份制成：
所述改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、BA、納米ZrO2投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
優(yōu)選地，所述納米ZrO2直徑為40-80nm。
更優(yōu)選地，步驟(1)中的BA、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為(10-30)：(30-40)：(0.3-0.7)：(1-3)：(0.1-0.3)。
所述抗靜電劑為抗靜電劑Atmer 163或Atmer 190。
所述相容劑為SEBS接枝馬來酸酐(MAH-SEBS)。
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、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
上述任一項(xiàng)的耐磨高性能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、20份-30份改性納米ZrO2、0.1份-0.5份MAH-SEBS、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(jī)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(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～180℃，二區(qū)溫度190～230℃，三區(qū)溫度190～230℃，四區(qū)溫度190～230℃，五區(qū)溫度190～230℃，六區(qū)溫度190～230℃，機(jī)頭溫度190～230℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。
本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的原料如下：
PS(型號(hào)SKH-127)，韓國SK；BA，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；MAH-SEBS,美國殼牌化學(xué)公司；納米ZrO2，合肥工業(yè)大學(xué)陶瓷研發(fā)中心；十二烷基苯磺酸鈉，濟(jì)南凱信化工；KPS,濟(jì)南豐樂化工；硫酸鋁，淄博中魁化工；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；抗靜電劑(型號(hào)Atmer163、Atmer190)，英國禾大；抗氧劑(型號(hào)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(jī)，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)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(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
首先制備改性納米ZrO2
制備例1
改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉；其中的BA、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為10：30：0.3：1：0.1；納米ZrO2直徑為40-80nm。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、BA、納米ZrO2投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
制備例2
改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉；其中的BA、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為10：40：0.7：3：0.3；納米ZrO2直徑為40-80nm。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、BA、納米ZrO2投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
制備例3
改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉；其中的BA、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為30：40：0.7：3：0.3；納米ZrO2直徑為40-80nm。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、BA、納米ZrO2投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
制備例4
改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉；其中的BA、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為30：30：0.3：1：0.1；納米ZrO2直徑為40-80nm。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、BA、納米ZrO2投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
制備例5
改性納米ZrO2，其制備方法如下：
(1)稱取一定量的丙烯酸丁酯(BA)、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉；其中的BA、納米ZrO2、過硫酸鉀(KPS)、硫酸鋁、十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為20：35：0.4：2：0.2；納米ZrO2直徑為40-80nm。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、BA、納米ZrO2投入至三口燒瓶中，在160-180℃的油浴反應(yīng)6-12h，然后再加入硫酸鋁破乳6-10h，過濾洗滌既得改性納米ZrO2。
實(shí)施例1
(1)稱取60份PS、20份改性納米ZrO2、10份抗靜電劑Atmer163、0.1份MAH-SEBS、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(jī)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190℃，三區(qū)溫度190℃，四區(qū)溫度190℃，五區(qū)溫度190℃，六區(qū)溫度190℃，機(jī)頭溫度190℃；螺桿轉(zhuǎn)速200r/min。
實(shí)施例2
(1)稱取80份PS、30份改性納米ZrO2、16份抗靜電劑Atmer190、0.5份MAH-SEBS、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(jī)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230℃，三區(qū)溫度230℃，四區(qū)溫度230℃，五區(qū)溫度230℃，六區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度230℃；螺桿轉(zhuǎn)速280r/min。
實(shí)施例3
(1)稱取70份PS、25份改性納米ZrO2、13份抗靜電劑Atmer190、0.3份MAH-SEBS、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸鈣、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P3。
其中雙螺桿擠出機(jī)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(jī)頭溫度210℃；螺桿轉(zhuǎn)速240r/min。
實(shí)施例4
(1)稱取75份PS、23份改性納米ZrO2、10份抗靜電劑Atmer163、0.4份MAH-SEBS、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(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度155℃，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(jī)頭溫度220℃；螺桿轉(zhuǎn)速250r/min。
實(shí)施例5
(1)稱取73份PS、21份改性納米ZrO2、7份抗靜電劑Atmer190、7份抗靜電劑Atmer163、0.3份MAH-SEBS、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(jī)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225℃，三區(qū)溫度225℃，四區(qū)溫度225℃，五區(qū)溫度225℃，六區(qū)溫度225℃，機(jī)頭溫度225℃；螺桿轉(zhuǎn)速255r/min。
對(duì)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(jī)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225℃，三區(qū)溫度225℃，四區(qū)溫度225℃，五區(qū)溫度225℃，六區(qū)溫度225℃，機(jī)頭溫度225℃；螺桿轉(zhuǎn)速255r/min。
性能測試：
將上述實(shí)施例1-5及對(duì)比例1制備的PS復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：
從上表可以看出，從表中還可以看出實(shí)施例1-5的力學(xué)性能、抗靜電性能、耐摩擦性能都要好于對(duì)比例1。這大大擴(kuò)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(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)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(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。