CN102241863A - 回收聚苯乙烯材料的高抗冲改性材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回收聚苯乙烯材料的高抗冲改性材料及其制备方法，所述改性高抗冲聚苯乙烯回收材料是由如下重量份数的组分制备的：聚苯乙烯回收材料100份，核壳结构共聚物1-10份，弹性体1-15份，引发剂0.1-5份，油脂1-10份。本发明的改性助剂用量少，共混物各相之间的界面张力低、粘接力高，各组分之间的协同效应明显、改性效率高，改性成本低。改性后材料具有流动性好、硬度高、冲击强度高、耐刮擦等特点，能满足PS低密度发泡共挤框条线材表层覆盖料的生产的需要，具有很好的经济效应和社会效应。

Description

回收聚苯乙烯材料的高抗冲改性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性回收聚苯乙烯材料及其制备方法，具体涉及到利用回收聚苯乙烯材料为主要原料进行共混改性的配方和加工工艺。 

技术背景

聚苯乙烯泡沫材料(简称EPS，下同)具有质轻、价廉、缓冲性好、卫生等特点，现已作为隔热材料、包装材料、装潢材料、食品容器材料等广泛地用于各行各业。 

随着聚苯乙烯泡沫材料应用范围的日益广泛，产量不断增长，聚苯乙烯泡沫材料生产过程中的废料和边角料及一次性包装材料使用后的废弃料都在不断增长。由于这些废料在自然环境中既不能腐烂也不能转化降解，对生态环境破坏很大，是困扰人类社会的“白色污染”，必须对其进行回收处理。 

目前回收聚苯乙烯泡沫材料存在韧性较差，耐环境应力开裂差、冲击强度低等缺点，只能用于一些低端产品，使用受到很大的局限。因此提高回收聚苯乙烯材料的冲击性能和加工性能具有十分重要的意义。 

目前提高聚苯乙烯冲击性能的方法主要有：聚烯烃类包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物等共混增韧改性PS，弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶等共混增韧改性PS，无机刚性粒子包括纳米碳酸钙、蒙脱土、纳米二氧化钛、超微细三氧化二铝等增韧改性PS。其中使用聚烯烃类和无机刚性粒子对PS进行增韧改性存在相容性不好，改性效 果较差的问题。而使用弹性体对PS进行增韧改性虽然改性效果较好但也存在用量较大、改性成本高的问题。 

发明的内容 

本发明的目的在于提供一种回收聚苯乙烯材料的高抗冲改性及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷。 

本发明的回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，是由包括如下重量份数的组分制备的： 

聚苯乙烯泡沫回收材料    100份 

核壳结构共聚物          1-10份 

弹性体                  1-15份 

引发剂                  0.1-5份 

油脂                    1-10份 

所述聚苯乙烯泡沫回收材料的熔融指数为10-25g/10min； 

所述核壳结构共聚物为丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸酯类接枝共聚物，可采用山东日科化学股份有限公司的RK-852； 

所述弹性体为丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，可采用岳阳石化的SBS-791。 

所述引发剂为有机过氧化物和马来酸酐复合引发剂，有机过氧化物优选为过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰等； 

以复合引发剂总重量计，过氧化二异丙苯占2～10％，马来酸酐占90～98％，所述油脂为环烷基橡胶油或邻苯二甲酸二辛酯等。 

制备所述回收聚苯乙烯高抗冲改性材料的方法，包括如下步骤： 

(1)将回收聚苯乙烯材料和复合引发剂加入同向双螺杆挤出机中共混、挤出、切粒。在此过程中聚苯乙烯和马来酸酐在有机过氧化物的存在 下发生接枝反应，生成PS-g-MAH(聚苯乙烯-马来酸酐接枝聚合物)。其中挤出过程中加工温度为140-160℃之间，螺杆转速为120-200rpm。 

(2)将上述粒料与核壳结构共聚物、弹性体由第一区加入挤出机，将油脂由第四区加入挤出机进行共混、挤出、切粒，得到高性能的改性聚苯乙烯复合材料。其中挤出过程中加工温度为180-220℃之间，螺杆转速为180-250rpm。 

本发明能够在材料硬度损失较小的情况下大幅度提高共混物的冲击性能。使用马来酸酐接枝聚苯乙烯可以改善聚苯乙烯树脂与核壳结构共聚物之间的相容性，使复合材料中橡胶相与聚苯乙烯相之间的界面张力降低，提高了两相之间的粘结力，使相态结构更稳定，从而使复合材料的粘度上升，熔指下降，力学性能提高。加入油脂在对共混物增塑的同时可以增加共混物的流动性能。采用相关的标准进行检测，检测结果表明，改性后材料具有流动性好、硬度高、冲击强度高、耐刮擦等特点，可完全替代现使用的HIPS材料，满足PS低密度发泡共挤框条线材表层覆盖料的生产，即达到高流动、高硬度、高韧性的要求。 

相比现有的改性方法，本技术改性助剂用量少，共混物各相之间的界面张力低、粘接力高，各组分之间的协同效应明显、改性效率高，改性成本低。改性后材料具有流动性好、硬度高、冲击强度高、耐刮擦等特点，具有很好的经济效应和社会效应。 

具体实施方式

实施例1-4 

具体配方见表1 

表1 

其中聚苯乙烯泡沫回收材料熔融指数为15g/10min，核壳结构共聚物为丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸酯类接枝共聚物，弹性体为丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，引发剂为过氧化二异丙苯和马来酸酐复合引发剂，(其中，实施例1～2过氧化二异丙苯占5％和马来酸酐占95％，实施例3～4过氧化二异丙苯占10％，马来酸酐占90％，重量百分比)，油脂为环烷基橡胶油。 

设备： 

采用南京创博机械设备有限公司的型号为SHJ-75/500-132-40长径比为40∶1的双螺杆改性造粒机组，其中挤出机的第一区有计量喂料装置，第四区有液体计量喂料装置，第五区有计量侧喂料装置。 

加工方法： 

(1)使用计量喂料装置将回收聚苯乙烯材料、复合引发剂按比例加入同向双螺杆挤出机中进行共混、挤出、切粒。其中挤出过程中加工温度为140-160℃之间，螺杆转速为120-200rpm。 

(2)将上述粒料与丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸酯类接枝共聚物、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物用计量喂料装置由第一区加入挤出机，将环烷基橡胶油由第四区加入挤出机进行共混、挤出、切粒，得到高性能的改性聚苯乙烯复合 材料。其中挤出过程中加工温度为180-220℃之间，螺杆转速为180-250rpm。检测： 

测试标准：缺口冲击强度按GB/T 1843-2008测试，样条为A型缺口；邵氏硬度D按GB/T 2411-2008测试；熔融指数为按GB/T 3682-2000测试，测试条件为200℃，5Kg。具体测试结果见表2。 

表2 

	缺口冲击强度  (KJ/m2)	邵氏硬度  (邵氏D)	熔融指数  (g/10min)
				实施例1	8.7	87	17.5
实施例2	10.5	86	16.4
				实施例3	13.5	83	15.0
实施例4	16.4	81	13.2

检测结果表明，实施例3和实施例4各项性能均达到或超过目前市场上普遍使用的PS低密度发泡共挤框条线材表层覆盖料的要求。 

例如：目前市场上普遍使用的PS低密度发泡共挤框条线材表层覆盖料之一的HIPS 425缺口冲击强度(按GB/T 1843-2008测试、A型缺口)为12.5KJ/m²。邵氏硬度D(按GB/T 2411-2008测试)为72，熔融指数为(按GB/T3682-2000，200℃，5Kg)12g/10min。 

Claims (8)

1.回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，其特征在于，是由包括如下重量份数的组分制备的：

聚苯乙烯泡沫回收材料  100份

核壳结构共聚物        1-10份

弹性体                1-15份

引发剂                0.1-5份

油脂                  1-10份。

2.根据权利要求1所述的回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，其特征在于，所述聚苯乙烯回收材料的熔融指数为10-25g/10min。

3.根据权利要求1所述的回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，其特征在于，所述核壳结构共聚物为丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸酯类接枝共聚物。

4.根据权利要求1所述的回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，其特征在于，所述弹性体为丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

5.根据权利要求1所述的回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，其特征在于，所述引发剂为有机过氧化物与马来酸酐复合引发剂，以复合引发剂总重量计，机过氧化物占2～10％，占马来酸酐占90～98％。

6.根据权利要求1所述的回收聚苯乙烯高抗冲改性材料，其特征在于，所述油脂为环烷基橡胶油或邻苯二甲酸二辛酯。

7.制备权利要求1～6任一项所述回收聚苯乙烯高抗冲改性材料的方法，包括如下步骤：

(1)将聚苯乙烯回收材料和复合引发剂加入同向双螺杆挤出机中进行共混、挤出、切粒，挤出过程中加工温度为140-160℃之间，螺杆转速为120-200rpm；

(2)将上述粒料与核壳结构共聚物和弹性体由第一区加入挤出机，将油脂由第四区加入挤出机进行共混、挤出、切粒，得到高性能的改性聚苯乙烯复合材料，其中挤出过程中加工温度为180-220℃之间，螺杆转速为180-250rpm。

8.根据权利要求7所述的方法，在140-220℃和螺杆转速为120-250转/分钟下共混挤出。