CN109836605A - 石墨烯复合eps发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石墨烯母粒及其制备方法、可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子及其制备方法、石墨烯复合EPS发泡材料及其板材，其中，可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法包括：将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中，得到浆料A；将浆料A与水、分散剂混合，得到浆料B；向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应；和再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应，其中，所述第二温度大于第一温度。

Description

石墨烯复合EPS发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用石墨烯母粒制备可膨胀的聚苯乙烯可发性材料，属于无机/高分子复合材料、高分子化学和功能性材料领域。

背景技术

节约能源是中国能源工业发展的战略重点，采用可发性聚苯乙烯(EPS)泡沫塑料板材作为外墙外保温和屋面保温层，实现建筑节能具有广阔的发展前景。1986年国家建设部颁布了<<民用建筑节能设计标准>>，其后又将此标准的指标进一步提高，因此进一步提高EPS的性能，扩大其应用领域尤为重要。

目前用于降低EPS导热系数的材料主要为一些无机填料，包括石墨、炭黑等，无机粒子改性EPS的方法主要有物理熔融共混和悬浮聚合两种方法。物理共混法直接将填料粒子、聚合物及其他助剂进行熔融共混，然后将液体发泡剂与熔体进行混合，工艺比较简单，但是无机粒子在聚合物基体中不易分散。悬浮聚合法可以较好地解决这一问题，但是直接以粉体的形式将无机粒子加入反应体系中，一方面这些粒子表面会吸收一定量的水，影响反应的稳定性，合成的粒子内部也会包含一定量的水，影响粒子的泡孔结构，最终导致EPS性能的下降，另外无机粒子在聚合过程中会存在一定的阻聚作用，影响反应进行的稳定性，反应较难控制，通常导致最终聚合的粒子大小不均。CN104411754B公开了一种以石墨或炭黑制备聚苯乙烯母粒，随后将母粒溶解进行悬浮聚合制备可膨胀聚苯乙烯的方法，所制备得到的可膨胀聚苯乙烯主要用作建筑行业的绝热保温材料。

现有技术中所列明的技术内容仅代表发明人所掌握的技术，并不理所当然被认为是现有技术而用于评价本发明的新颖性和创造性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种石墨烯分散良好的石墨烯母粒及其制备方法；

本发明的另一目的是提供一种石墨烯分散良好的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子及其制备方法；

本发明的另一目的是提供利用上述可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子发泡制得的石墨烯复合EPS发泡材料及利用所得石墨烯复合EPS发泡材料制得的复合型EPS板材。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种石墨烯母粒，包括聚苯乙烯、石墨烯，且聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100：(1-10)。

作为上述的石墨烯母粒的优选方案，聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100：6。

上述的石墨烯母粒的制备方法，将石墨烯粉体和聚苯乙烯熔融共混后造粒，即可得到石墨烯母粒。

根据本公开的一方面，所述熔融共混的温度为180℃-260℃，优选为220℃。

根据本公开的一方面，所述熔融共混时间为15-30min，优选为20min。

根据本公开的一方面，所述熔融共混的设备采用密炼机、开炼机或双螺杆挤出机。

根据本公开的一方面，所述造粒采用双腕喂料机或粉碎机进行。

一种可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子，包括：苯乙烯、石墨烯母粒，所述苯乙烯和石墨烯母粒的用量关系符合如下公式：

其中，

m1为石墨烯母粒中所含石墨烯的质量，

m2为石墨烯母粒中所含聚苯乙烯的质量，

M为苯乙烯的质量，

m1、m2和M单位一致；

根据本发明的一个方面，所述苯乙烯和石墨烯母粒的用量关系符合如下公式：

其中，

m1为石墨烯母粒中所含石墨烯的质量，

m2为石墨烯母粒中所含聚苯乙烯的质量，

M为苯乙烯的质量，

m1、m2和M单位一致。

上述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，将石墨烯母粒与苯乙烯单体采用悬浮法原位聚合。

根据本公开的一方面，所述可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，包括：

将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中，得到浆料A；

将浆料A与水、分散剂混合，得到浆料B；

向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应；和

再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应，其中，所述第二温度大于第一温度。

根据本公开的一方面，所述将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中的具体操作为：向苯乙烯单体中加入石墨烯母粒，加热至20-40℃，搅拌至母粒溶解。

其中所述加热至20-40℃的操作可以采用边加热边搅拌的方式。

根据本公开的一方面，所述将浆料A与水、分散剂混合的步骤中，所述水的用量为所述浆料A体积的1.5-3倍，优选1.5倍。

根据本公开的一方面，所述将浆料A与水、分散剂混合的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯单体的0.3wt％-0.6wt％，优选0.4wt％。

根据本公开的一方面，所述浆料A、水和分散剂混合的具体方法为：将浆料A、水和分散剂在180-350rpm的转速下搅拌20-60min，优选地，280rpm的转速下搅拌30min。

根据本公开的一方面，向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应的步骤中，所述第一温度为88-92℃，第一温度下恒温反应5-8小时；优选地，所述第一温度为90℃，第一温度下恒温反应6小时。

根据本公开的一方面，所述低温引发剂为过氧化苯甲酰或过硫酸钾。

根据本公开的一方面，所述低温引发剂的用量占苯乙烯单体的1wt％-3wt％，优选1.5wt％。

根据本公开的一方面，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂，具体方法为：所述浆料B中加入低温引发剂后开始升温，当温度升到50-70℃时加入高温引发剂，当温度升到88-92℃时，加入分散剂。

优选地，当温度升到88-92℃时，先恒温20-40min，再加入分散剂。达到88-92℃时，让体系继续反应一段时间，但是反应一段时间后，转化率变大，黏度也会相应地增加，当反应20-40min时补加分散剂时机最佳，即可保证反应充分，又防止了颗粒粘结。

根据本公开的一方面，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述高温引发剂的用量占苯乙烯单体的0.1wt％-0.5wt％，优选0.3wt％。

根据本公开的一方面，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯单体的0.2wt％-1wt％，优选0.4wt％。

根据本公开的一方面，所述再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应的步骤中，所述发泡剂的用量占苯乙烯单体的5wt％-7wt％，优选为6wt％。

根据本公开的一方面，所述第二温度为105-130℃，第二温度下恒温反应2-6小时；优选地，所述第二温度为120℃，第二温度下恒温反应4小时。

根据本公开的一方面，所述石墨烯的BET＜320m²/g。

根据本公开的一方面，所述石墨烯的粒径D50＜7μm。

根据本公开的一方面，所述石墨烯的含氧量O％＜1.0％。

根据本公开的一方面，所述分散剂均为活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上的复合。

根据本公开的一方面，所述高温引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯。

根据本公开的一方面，所述发泡剂为丁烷、戊烷或石油醚中的至少一种。

一种石墨烯复合EPS发泡材料，采用上述可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子进行发泡而成。

一种复合型EPS板材，采用上述石墨烯复合EPS发泡材料压制而成。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明公开的一个实施例的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的外形照片；

图2是本发明公开的一个实施例的石墨烯复合EPS发泡材料的外形照片；

图3是本发明公开的一个实施例的复合EPS板材的外形照片。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以通过增加、删除、修改等各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本发明的一个实施方式提供了一种石墨烯母粒，包括聚苯乙烯、石墨烯，且聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100：(1-10)。

例如：聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:1；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:2；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:3；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:4；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:5；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:6；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:7；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:8；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:9；聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100:10，等等。

作为上述的石墨烯母粒的优选方案，聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100：6。

本发明的另一个实施方式中，提供了上述的石墨烯母粒的制备方法，将石墨烯粉体和聚苯乙烯熔融共混后造粒，即可得到石墨烯母粒。

根据本发明的一个优选实施例，所述熔融共混的温度可为180℃-260℃，例如：180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃，等；更优选为220℃。

根据本发明的一个优选实施例，所述熔融共混时间可为15-30min，例如：15min、20min、25min、30min，等；更优选为20min。

根据本发明的一个优选实施例，所述熔融共混的设备采用密炼机、开炼机或双螺杆挤出机。

根据本发明的一个优选实施例，所述造粒采用双腕喂料机或粉碎机进行。

在本发明的另一个实施方式中，提供了一种可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子，包括：苯乙烯、石墨烯母粒，所述苯乙烯和石墨烯母粒的用量关系符合如下公式：

其中，

m1为石墨烯母粒中所含石墨烯的质量，

m2为石墨烯母粒中所含聚苯乙烯的质量，

M为苯乙烯的质量，

m1、m2和M单位一致；

根据本发明的一个优选实施例，所述苯乙烯和石墨烯母粒的用量关系符合

如下公式：

其中，

m1为石墨烯母粒中所含石墨烯的质量，

m2为石墨烯母粒中所含聚苯乙烯的质量，

M为苯乙烯的质量，

m1、m2和M单位一致。

在本发明的另一个实施方式中，提供了上述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，将石墨烯母粒与苯乙烯单体采用悬浮法原位聚合。

根据本发明的一个优选实施例，所述可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，包括：

将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中，得到浆料A；

将浆料A与水、分散剂混合，得到浆料B；

向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应；和

再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应，其中，所述第二温度大于第一温度。

根据本发明的一个优选实施例，所述将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中的具体操作为：向苯乙烯单体中加入上述石墨烯母粒，加热至20-40℃，例如：20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，等；搅拌至母粒溶解；其中所述加热至20-40℃的操作可以采用边加热边搅拌的方式。

根据本发明的一个优选实施例，所述将浆料A与水、分散剂混合的步骤中，所述水的用量为所述浆料A体积的1.5-3倍，例如：1.5倍、1.7倍、1.9倍、2.1倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍、3倍，等；更优选1.5倍。

根据本发明的一个优选实施例，所述将浆料A与水、分散剂混合的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯单体的0.3wt％-0.6wt％，例如：0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％，等，更优选0.4wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述浆料A、水和分散剂混合的具体方法为：将浆料A、水和分散剂在180-350rpm的转速下搅拌20-60min，例如：搅拌速度为180rpm、190rpm、200rpm、210rpm、220rpm、230rpm、240rpm、250rpm、260rpm、270rpm、280rpm、290rpm、300rpm、310rpm、320rpm、330rpm、340rpm、350rpm，等；搅拌时间为：20min、30min、40min、50min、60min，等；更优选地，280rpm的转速下搅拌30min。

根据本发明的一个优选实施例，向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应的步骤中，所述第一温度可为88-92℃，例如：

88℃、89℃、90℃、91℃、92℃，等；第一温度下恒温反应5-8小时，例如：

5小时、6小时、7小时、8小时，等；更优选地，所述第一温度为90℃，第一温度下恒温反应6小时。

根据本发明的一个优选实施例，所述低温引发剂可为过氧化苯甲酰或过硫酸钾。

根据本发明的一个优选实施例，所述低温引发剂的用量可占苯乙烯单体的1wt％-3wt％，例如：1wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％,等；更优选1.5wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂，具体方法为：所述浆料B中加入低温引发剂后开始升温，当温度升到50-70℃时加入高温引发剂，当温度升到88-92℃时，恒温20-40min，例如：20min、25min、30min、35min、40min，等；优选30min，再加入分散剂。达到88-92℃时，让体系继续反应一段时间，但是反应一段时间后，转化率变大，黏度也会相应地增加，当反应20-40min时补加分散剂时机最佳，即可保证反应充分，又防止了颗粒粘结。

根据本发明的一个优选实施例，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述高温引发剂的用量占苯乙烯单体的0.1wt％-0.5wt％，例如：0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％，等；更优选0.3wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯单体的0.2wt％-1wt％，例如：0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％，0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％、1wt％，等；更优选0.4wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应的步骤中，所述发泡剂的用量占苯乙烯单体的5wt％-7wt％，例如：5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％，等；更优选为6wt％。

根据本发明的一个优选实施例，所述第二温度可为105-130℃，例如：105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃，等；第二温度下恒温反应2-6小时，例如：2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时，等；更优选地，所述第二温度为120℃，第二温度下恒温反应4小时。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯的BET＜320m²/g。

根据本发明的一个优选实施例，所述石墨烯的粒径D50＜7μm；和/或，所述石墨烯的含氧量O％＜1.0％，其中所述石墨烯的含氧量为石墨烯中氧原子的质量分数。

根据本发明的一个优选实施例，所述分散剂均为活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上的复合。

根据本发明的一个优选实施例，所述高温引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯。

根据本发明的一个优选实施例，所述发泡剂为丁烷、戊烷或石油醚中的至少一种。

在本发明的另一个实施方式中，提供了一种石墨烯复合EPS发泡材料，采用上述可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子进行发泡而成。

在本发明的另一个实施方式中，提供了一种复合型EPS板材，采用上述石墨烯复合EPS发泡材料压制而成。

本发明公开的石墨烯母粒及其制备方法中，采用高分子加工的方式制备石墨烯母粒，后续使用方便，减少了聚合过程中粉尘的危害。

本发明公开的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子采用石墨烯母粒与苯乙烯单体制成浆料，再原位聚合，避免直接将石墨烯粉体加入苯乙烯和水的介质中，减少了石墨烯表面的吸水量，提高了聚合反应的稳定性，最终合成的粒子尺寸较均一(见图1)，合成粒子内部含水量较低，不影响粒子泡孔结构。将石墨烯和聚苯乙烯进行熔融共混制备母粒，再将母粒溶解并进行原位悬浮聚合，确保了石墨烯在聚苯乙烯中的良好分散，为后期EPS良好的性能提供保证。以石墨烯母粒的形式参与悬浮聚合，减少了粉体对聚合的阻聚作用，反应容易控制，最终合成的粒子大小均匀，尺寸分布较窄。并且，以石墨烯母粒的形式参与悬浮聚合，石墨烯母粒内部含水量低，对后期发泡影响较小，发泡后大小均匀(见图2)，泡孔微观形态较好，保证了复合型EPS板材的良好性能和较好的表观形态(见表1和图3)，如图3所示：根据本发明的方法制备的EPS板材呈灰色，表面光滑，泡粒之间粘结性好。本发明公开的复合EPS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0.030～0.032W/(m·K)，拉拔性能由原来的90Kpa提高到220～260Kpa。

表1：对根据本发明的方法制得的复合型EPS板材进行性能测试，并与EPS(空白EPS)进行对比：

测试项目	空白EPS	复合型EPS	标准
				表观密度(Kg/m3)	25-30	15-20	GB/T6343-1995
热导率(w/m.k)	0.039	<0.032	GB/T10295-1988
				压缩强度(Kpa)	100	>130	GB/T8813-1988
弯曲变形(mm)	20	>25	GB/T8812-1988
				阻燃性能	B2级	B1级	GB/T8624-1997

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，1份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备1wt％(指石墨烯所占苯乙烯的重量，包括下述质量分数)的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为180℃，总密炼时间为15min。

(2)将4kg上述石墨烯母粒加入到16kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至20℃进行溶解，然后将30kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例2：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

1)将100份聚苯乙烯，2份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备2wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为200℃，总密炼时间为20min。

(2)将4kg上述石墨烯母粒加入到16kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至25℃进行溶解，然后将40kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例3：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，4份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备4wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为220℃，总密炼时间为25min。

(2)将3kg上述石墨烯母粒加入到17kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至30℃进行溶解，然后将40kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例4：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，6份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备6wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为240℃，总密炼时间为30min。

(2)将2.7kg上述石墨烯母粒加入到17.3kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至30℃进行溶解，然后将30kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例5：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，8份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备8wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为240℃，总密炼时间为30min。

(2)将2.5kg上述石墨烯母粒加入到17.5kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至30℃进行溶解，然后将30kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1.2kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例6：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，10份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备10wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为220℃，总密炼时间为20min。

(2)将2kg上述石墨烯母粒加入到18kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至30℃进行溶解，然后将40kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1.4kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例7：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，6份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备6wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为220℃，总密炼时间为20min。

(2)将1kg上述石墨烯母粒加入到19kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至30℃进行溶解，然后将30kg去离子水，60g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌30分钟进行预分散，搅拌转速为280转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰200g，开始升温，升温至60℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯40g，持续升温至90℃，恒温30分钟后补加复配分散剂80g，然后恒温反应5.5小时，之后，加入1.2kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到120℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例8：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，6份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备6wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为260℃，总密炼时间为20min。

(2)将1kg上述石墨烯母粒加入到19kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至40℃进行溶解，然后将60kg去离子水，120g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌20分钟进行预分散，搅拌转速为350转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰300g，开始升温，升温至70℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯20g，持续升温至92℃，恒温30分钟后补加复配分散剂200g，然后恒温反应6小时，之后，加入1.2kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到105℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

实施例9：

可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备：

(1)将100份聚苯乙烯，6份石墨烯加入到密炼机中进行熔融共混制备6wt％的石墨烯母粒，密炼机转速为40r/min，温度为220℃，总密炼时间为20min。

(2)将1kg上述石墨烯母粒加入到19kg苯乙烯单体中，在搅拌的条件下加热至30℃进行溶解，然后将30kg去离子水，80g复配分散剂依次加入到反应釜中，搅拌60分钟进行预分散，搅拌转速为180转/分，加入低温引发剂过氧化苯甲酰600g，开始升温，升温至50℃加入高温引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯100g，持续升温至88℃，恒温30分钟后补加复配分散剂40g，然后恒温反应2小时，之后，加入1.2kg戊烷，并继续对反应釜升温，使反应釜温度达到130℃，压力达到0.6MPa，并在此温度和压力下保持4小时，反应结束，停止加温，对反应釜进行冷却降温出料，洗涤并干燥得到可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种石墨烯母粒，其特征在于，包括聚苯乙烯、石墨烯，且聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100：(1-10)。

2.根据权利要求1所述的石墨烯母粒，其特征在于，聚苯乙烯：石墨烯的质量比为100：6。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯母粒的制备方法，其特征在于，将石墨烯粉体和聚苯乙烯熔融共混后造粒，即可得到石墨烯母粒。

4.根据权利要求3所述的石墨烯母粒的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的温度为180℃-260℃，优选为220℃；

和/或，所述熔融共混时间为15-30min，优选为20min；

和/或，所述熔融共混的设备采用密炼机、开炼机或双螺杆挤出机；

和/或，所述造粒采用双腕喂料机或粉碎机进行。

5.一种可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子，其特征在于，包括：苯乙烯、石墨烯母粒，所述苯乙烯和石墨烯母粒的用量关系符合如下公式：

其中，

m1为石墨烯母粒中所含石墨烯的质量，

m2为石墨烯母粒中所含聚苯乙烯的质量，

M为苯乙烯的质量；

优选地，所述苯乙烯和石墨烯母粒的用量关系符合如下公式：

其中，

m1为石墨烯母粒中所含石墨烯的质量，

m2为石墨烯母粒中所含聚苯乙烯的质量，

M为苯乙烯的质量。

6.根据权利要求5所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，将石墨烯母粒与苯乙烯单体采用悬浮法原位聚合。

7.根据权利要求6所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，包括：

将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中，得到浆料A；

将浆料A与水、分散剂混合，得到浆料B；

向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应；和

再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应，其中，所述第二温度大于第一温度。

8.根据权利要求7所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，所述将石墨烯母粒溶解到苯乙烯单体中的具体操作为：向苯乙烯单体中加入石墨烯母粒，加热至20-40℃，搅拌至母粒溶解。

9.根据权利要求7所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，所述将浆料A与水、分散剂混合的步骤中，所述水的用量为所述浆料A质量的1.5-3倍，优选1.5倍；

和/或，所述将浆料A与水、分散剂混合的步骤中，所述分散剂用量占苯乙烯单体的0.3wt％-0.6wt％，优选0.4wt％；

和/或，所述浆料A、水和分散剂混合的具体方法为：将浆料A、水和分散剂在180-350rpm的转速下搅拌20-60min，优选地，280rpm的转速下搅拌30min。

10.根据权利要求7所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，向浆料B中加入低温引发剂，升温至第一温度，第一温度下恒温反应的步骤中，所述第一温度为88-92℃，第一温度下恒温反应5-8小时；优选地，所述第一温度为90℃，第一温度下恒温反应6小时；

和/或，所述低温引发剂为过氧化苯甲酰或过硫酸钾；

和/或，所述低温引发剂的用量占苯乙烯单体的1wt％-3wt％，优选1.5wt％；

和/或，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂，具体方法为：所述浆料B中加入低温引发剂后开始升温，当温度升到50-70℃时加入高温引发剂，当温度升到88-92℃时，加入分散剂；优选地，当温度升到88-92℃时，先恒温20-40min，再加入分散剂；

和/或，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述高温引发剂的用量占苯乙烯单体的0.1wt％-0.5wt％，优选0.3wt％；

和/或，所述升温过程中补加高温引发剂和分散剂的步骤中，所述分散剂的用量占苯乙烯单体的0.2wt％-1wt％，优选0.4wt％。

11.根据权利要求7所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，所述再加入发泡剂，升温至第二温度，第二温度下恒温反应的步骤中，所述发泡剂的用量占苯乙烯单体的5wt％-7wt％，优选为6wt％；

和/或，所述第二温度为105-130℃，第二温度下恒温反应2-6小时；优选地，所述第二温度为120℃，第二温度下恒温反应4小时。

12.根据权利要求7-11任一项所述的可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的BET＜320m²/g；和/或，所述石墨烯的粒径D50＜7μm；和/或，所述石墨烯的含氧量O％＜1.0％；

和/或，所述分散剂均为活性磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇或羟乙基纤维素中的两种或两种以上的复合；

和/或，所述高温引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二异丙苯；

和/或，所述发泡剂为丁烷、戊烷或石油醚中的至少一种。

13.一种石墨烯复合EPS发泡材料，其特征在于：采用权利要求5所述可发性石墨烯复合聚苯乙烯粒子进行发泡而成。

14.一种复合型EPS板材，其特征在于，采用权利要求13所述石墨烯复合EPS发泡材料压制而成。