CN101913281B - 表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于由芯层和包裹在芯层外的表层构成，芯层材料和表层材料的重量分数的比例为100比5～25，其中芯层材料包括以下重量组分：聚苯乙烯100份；发泡剂1～5份；着色剂1～3份；油脂1～5份；表层材料包括以下重量组分：聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物100份；聚苯乙烯10～50份；油脂5～50份；滑石粉5～30份；抗氧剂0.1～2份；润滑剂0.1～2份；本发明制作的表面柔软的聚苯乙烯微发泡双层共挤型材具有表面硬度可以根据需要调节，生产工艺简单，能够连续大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材及其制作方法。
背景技术
聚苯乙烯仿木型材具有质量轻、价格低、防虫、防蛀、耐湿、无毒环保、使用寿命长等一系列优点。广泛用于相框、画框、家居装饰材料等场所。但由于聚苯乙烯为硬胶，表层材料较为生硬，手感较差。随着人们生活水平的提高，对产品性能要求也越来越多样化。目前市场上对表层较柔软，手感较好的相框、画框的需求越来越大。
目前，市场上多采用在成品画框上用胶水粘结一层软质皮革来制作，但此工艺对工人技术要求比较高、生产效率比较低，耗损比较大，且表层粘结的皮革容易脱落。因此开发出表层柔软手感较好的画框和相框的新生产工艺，满足日益增长的市场需求，将具有十分重要的经济价值。
发明内容
根据现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材及其制作方法，该方法生产效率高，耗能低，工人技术要求低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于由芯层和包裹在芯层外的表层构成，芯层材料和表层材料的重量分数的比例为100∶5～25，其中芯层材料包括以下重量组分：
聚苯乙烯 100份
发泡剂 1～5份
着色剂 1～3份
油脂 1～5份
表层材料包括以下重量组分：
聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物100份
聚苯乙烯 10～50份
油脂 5～50份
滑石粉 5～30份
抗氧剂 0.1～2份
润滑剂 0.1～2份
所述的聚苯乙烯材料可以为聚苯乙烯回收料。
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二亚硝基五次甲基四胺、4，4′氧代双苯磺酰肼、碳酸氢钠、碳酸铵或亚硝酸铵中的一种或一种以上。
所述的着色剂为色粉或色母粒。
其中色粉可以为炭黑、群青、钛白粉等，色母粒为高抗冲聚苯乙烯和色粉的混合物。
所述的油脂为烷烃油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、环氧大豆油或环氧油酸丁酯中的一种或一种以上。
所述的抗氧剂为四[β-(3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N，N′-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯或硫代二丙酸二月桂酯中的一种或一种以上。
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或硅酮中的一种或一种以上。
一种表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材的制作方法，其特征包括如下步骤：
(1)芯层材料的制备：将芯层材料投入混合机中混合10～15分钟，获得芯层材料混合料；
(2)表层材料的制备：将聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物、聚苯乙烯、滑石粉、抗氧剂和润滑剂，加入混合机中搅拌10～15分钟，搅拌过程中加入油脂，调节其熔指达到8～18g/10min，得到表层材料混合料，将表层混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、共混、切粒，即得表层材料母粒；
(3)将芯层材料混合料加入主挤出机，将表层材料母粒100份与1～2份染色剂在混合机中混合5～10分钟，然后加入辅助挤出机，主挤出机和辅助挤出机的挤出料汇入共挤模具中，冷却成型，其中表层材料包覆在芯层材料的表面。
所述双螺杆挤出机长径比为40∶1，挤出过程中加工温度为160～220℃，螺杆转速为120～250rpm。
本发明的有益效果是：本发明中表层材料采用共混挤出工艺对聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物弹性体进行改性，通过加入聚苯乙烯、滑石粉和油脂来调节其表面硬度，同时聚苯乙烯的加入还可以提高表层材料和芯层材料的粘结力，滑石粉、润滑剂和油脂的加入可以减少表层材料和冷却定型模具之间的摩擦力，使产品更容易冷却定型；本发明制作的表面柔软的聚苯乙烯微发泡双层共挤型材具有表面硬度可以根据需要调节，生产工艺简单，能够连续大批量生产的特点，能够满足客户对产品的要求和工厂工业化生产的需要。
具体实施方式
实施例中，如无特殊说明，均为重量份。
实施例1
(1)芯层材料的配方：
聚苯乙烯100份，发泡剂1份，着色剂1份，油脂1份。
发泡剂选用偶氮二甲酰胺，着色剂选用钛白粉，油脂选用邻苯二甲酸二辛酯。
将上述原料加入高速混合机中混合10分钟，获得芯层材料混合料。
(2)表层材料的配方见表1。表1中的组分均为重量份。
将聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物和聚苯乙烯(简称SEBS)、滑石粉、抗氧化剂、润滑剂加入高速混合机中混合10分钟，搅拌过程中加入油脂得到表层材料混合料。
将表层材料混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、共混、切粒，即得表层材料母粒。
所用双螺杆挤出机长径比为40∶1的双螺杆改性造粒机组，挤出过程中加工温度为160℃之间，螺杆转速为120rpm。
(3)将芯层材料加入主要挤出机中，螺杆直径为Φ90的单螺杆挤出机，将表层材料母粒100份与1份钛白粉加入低速混合机中搅拌5分钟，混合均匀后加入辅助挤出机中，螺杆直径为Φ45的单螺杆挤出机，材料汇入共挤模具中，冷却成型，其中表层材料包覆在芯层材料的表面，即得所述表面具有柔软手感的聚苯乙烯双层共挤型材。
实施例2
(1)芯层材料的配方：
聚苯乙烯100份，发泡剂1.8份，着色剂2份，油脂2份。
发泡剂选用偶氮二甲酸二异丙酯，着色剂选用炭黑，油脂选用邻苯二甲酸二丁酯。
将上述原料加入高速混合机中混合12分钟，获得芯层材料混合料。
(2)表层材料的配方见表1。表1中的组分均为重量份。
将聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物和聚苯乙烯(简称SEBS)、滑石粉、抗氧化剂、润滑剂加入高速混合机中混合12分钟，搅拌过程中加入油脂得到表层材料混合料。
将表层材料混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、共混、切粒，即得表层材料母粒。
所述双螺杆挤出机长径比为40∶1的双螺杆改性造粒机组，挤出过程中加工温度为180℃之间，螺杆转速为160rpm。
(3)将芯层材料加入主要挤出机中，螺杆直径为Φ90的单螺杆挤出机，将表层材料母粒100份与1.5份炭黑加入低速混合机中搅拌6分钟，混合均匀后加入辅助挤出机中，螺杆直径为Φ45的单螺杆挤出机，材料汇入共挤模具中，冷却成型，其中表层材料包覆在芯层材料的表面，即得所述表面具有柔软手感的聚苯乙烯双层共挤型材。
实施例3
(1)芯层材料的配方：
聚苯乙烯100份，发泡剂2.8份，着色剂3份，油脂3份。
发泡剂选用偶氮二甲酸二乙酯，着色剂选用群青，油脂选用己二酸二辛脂。
将上述原料加入高速混合机中混合14分钟，获得芯层材料混合料。
(2)表层材料的配方见表1。表1中的组分均为重量份。
将聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物和聚苯乙烯(简称SEBS)、滑石粉、抗氧化剂、润滑剂加入高速混合机中混合15分钟，搅拌过程中加入油脂得到表层材料混合料。
将表层材料混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、共混、切粒，即得表层材料母粒。
所用双螺杆挤出机长径比为40∶1的双螺杆改性造粒机组，挤出过程中加工温度为200℃之间，螺杆转速为200rpm。
(3)将芯层材料加入主要挤出机中，螺杆直径为Φ90的单螺杆挤出机，将表层材料母粒100份与2份群青加入低速混合机中搅拌8分钟，混合均匀后加入辅助挤出机中，螺杆直径为Φ45的单螺杆挤出机，材料汇入共挤模具中，冷却成型，其中表层材料包覆在芯层材料的表面，即得所述表面具有柔软手感的聚苯乙烯双层共挤型材。
实施例4
(1)芯层材料的配方：
聚苯乙烯100份，发泡剂5份，着色剂2份，油脂1份。
发泡剂选用碳酸氢钠和碳酸铵，着色剂选用钛白粉，油脂选用邻苯二甲酸二辛酯和环氧大豆油。
将上述原料加入高速混合机中混合15分钟，获得芯层材料混合料。
(2)表层材料的配方见表1。表1中的组分均为重量份。
将聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物和聚苯乙烯(简称SEBS)、滑石粉、抗氧化剂、润滑剂加入高速混合机中混合15分钟，搅拌过程中加入油脂得到表层材料混合料。
将表层材料混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、共混、切粒，即得表层材料母粒。
所用双螺杆挤出机长径比为40∶1的双螺杆改性造粒机组，挤出过程中加工温度为220℃之间，螺杆转速为250rpm。
(3)将芯层材料加入主要挤出机中，螺杆直径为Φ90的单螺杆挤出机，将表层材料母粒100份与2份钛白粉加入低速混合机中搅拌10分钟，混合均匀后加入辅助挤出机中，螺杆直径为Φ45的单螺杆挤出机，材料汇入共挤模具中，冷却成型，其中表层材料包覆在芯层材料的表面，即得所述表面具有柔软手感的聚苯乙烯双层共挤型材。
表1、实施例1～4中表层组分各个变量明细表
| 配方 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| SEBS | 100份 | 100份 | 100份 | 100份 |
| 聚苯乙烯 | 10份 | 20份 | 40份 | 50份 |
| 油脂 | 50份 | 30份 | 10份 | 5份 |
| 滑石粉 | 5份 | 15份 | 20份 | 30份 |
| 抗氧剂 | 0.1份 | 0.8份 | 1.5份 | 2份 |
| 润滑剂 | 0.1份 | 0.7份 | 1.5份 | 2份 |
表1中，所述油脂，实施例1为邻苯二甲酸二辛脂，实施例2为邻苯二甲酸二丁酯，实施例3为邻苯二甲酸二辛脂和环氧油酸丁酯，实施例4为环氧大豆油。
抗氧剂：实施例1为四[β-(3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，实施例2为甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯，实施例3为硫代二丙酸二月桂酯，实施例4为硫代二丙酸二月桂酯和甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯。
润滑剂：实施例1为氧化聚乙烯蜡，实施例2为硬脂酸钠，实施例3为石蜡，实施例4为聚乙烯蜡和硬酸脂钠。
实施例1-4中所得到的表面具有柔软手感的聚苯乙烯双层共挤型材的表面硬度见表2。
表2为实施例1～4的产品检测数据表。
| 测试项目 | 测试方法 | 测试结果(邵氏A) | |
| 实施例1 | 表面硬度 | GB/T2411-2008 | 30 |
| 实施例2 | 表面硬度 | GB/T2411-2008 | 45 |
| 实施例3 | 表面硬度 | GB/T2411-2008 | 55 |
| 实施例4 | 表面硬度 | GB/T2411-2008 | 75 |
其中实施例1产品的表面硬度最低，表面最软，实施例4产品的表面硬度最高，表面较硬。
Claims (9)
1.一种表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于由芯层和包裹在芯层外的表层构成，芯层材料和表层材料的重量份数的比例为100：5～25，其中芯层材料包括以下重量组分：
聚苯乙烯 100份
发泡剂 1～5份
着色剂 1～3份
油脂 1～5份
表层材料包括以下重量组分：
聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物100份
2.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于所述的聚苯乙烯材料采用聚苯乙烯回收料。
3.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二亚硝基五次甲基四胺、4,4′氧代双苯磺酰肼、碳酸氢钠、碳酸铵或亚硝酸铵中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于所述的着色剂为色粉或色母粒。
5.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于所述的油脂为烷烃油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、环氧大豆油或环氧油酸丁酯中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于所述的抗氧剂为四[β-（3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、N,N′-双[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰]肼、β-（4-羟基苯基-3，5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯、甘醇双-3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯或硫代二丙酸二月桂酯中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或硅酮中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的表面柔软的聚苯乙烯双层共挤型材的制作方法，其特征包括如下步骤：
（1）芯层材料的制备：将芯层材料投入混合机中混合10～15分钟，获得芯层材料混合料；
（2）表层材料的制备：将聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯线性三嵌段共聚物、聚苯乙烯、滑石粉、抗氧剂和润滑剂，加入混合机中搅拌10～15分钟，搅拌过程中加入油脂，调节其熔指达到8～18g/10min,得到表层材料混合料，将表层混合料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒、共混、切粒，即得表层材料母粒；
(3)将芯层材料混合料加入主挤出机，将表层材料母粒100份与1～2份染色剂在混合机中混合5～10分钟，然后加入辅助挤出机，主挤出机和辅助挤出机的挤出料汇入共挤磨具中，冷却成型，其中表层材料包覆在芯层材料的表面。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于所述双螺杆挤出机长径比为40:1，挤出过程中加工温度为160～220℃，螺杆转速为120～250rpm。
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