CN102321327B - 一种多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物及其制备方法 - Google Patents
一种多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物及其制备方法 Download PDFInfo
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Classifications
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- B29C47/92—
Abstract
本发明公开了多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物及其制备方法。多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物由下述重量份数的原料制成：苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物86～97份过氧化物引发剂0.05～0.5份甲基丙烯酸甲酯0.3～5份甲基丙烯酸缩水甘油酯0.3～5份助反应剂0.3～7份抗氧剂0～0.6份润滑剂0～0.6份。本发明采用与PC、ABS、PA、PPO等极性树脂相容性好的MMA、GMA等甲基丙烯酸酯类单体对SEBS进行接枝改性，在SEBS分子主链上引入极性官能团，从而改善它与极性材料的界面亲和性。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物及其制备方法。
[背景技术]
苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(SEBS)类热塑性弹性体是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，具有饱和主链结构、弹性好、强度高、耐候和抗紫外线性能优秀等特点。SEBS低温韧性突出、性价比高，广泛应用于聚丙烯等非极性塑料改性。但SEBS是非极性材料，与聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)、聚酯(PET、PBT)、聚苯醚(PPO)等极性塑料以及各种无机填料相容性差。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种与极性塑料以及无机填料相容性好的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物 86～97份
过氧化物引发剂 0.05～0.5份
甲基丙烯酸甲酯 0.3～5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯 0.3～5份
助反应剂 0.3～7份
抗氧剂 0～0.6份
润滑剂 0～0.6份。
所述过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)、双(叔丁基过氧化异丙基)苯(BIBP)中的一种、或两种的组合，其纯度应不低于工业级。
所述甲基丙烯酸甲酯(MMA)的纯度不低于工业级。
所述甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的纯度不低于工业级。
所述助反应剂为苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯中的一种或多种。
所述抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的一种或多种。
所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂(PETS)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)中的一种或两种的复配物。
以上所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物 87～89份
过氧化物引发剂 0.35～0.5份
甲基丙烯酸甲酯 0.3～5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯 0.3～5份
助反应剂 6～7份
抗氧剂 0～0.2份
润滑剂 0～0.3份。
上述多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
(1)按上述配比称取全部原料；
(2)将全部原料混合处理10～20分钟；
(3)将步骤(2)中混好的原料经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为140～165℃，二区温度为150～180℃，三区温度为150～180℃，四区温度为150～180℃，五区150～180℃，混合料在螺杆中输送时间为2～8分钟，压力为12～20MPa。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)采用MMA、GMA等甲基丙烯酸酯单体作为SEBS接枝反应物，有效提高所得SEBS接枝物与PC、PA、PPO、ABS等树脂的相容性。
(2)本发明复合材料的生产制备工艺简单，在常规的熔融挤出机上即可实施，不必借助特殊设备，操作过程简便易行。
[具体实施方式]
在实施例中，所用SEBS为美国科腾公司的SEBS 1651、1654；所用过氧化物引发剂为阿克苏诺贝尔公司生产的DCP、BIBP；所用MMA为日本三菱公司生产，其纯度≥99.5％；所用GMA为日本三菱公司生产，其纯度≥99.5％；所用助反应剂为中国石油兰州石油化工公司生产苯乙烯、对甲基苯乙烯或对甲氧基苯乙烯，其纯度≥99.5％；所用抗氧剂为瑞士Ciba公司的四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox 1010)、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯(Irganox 1076)、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Irganox 168)；所用润滑剂为美国龙沙公司的季戊四醇硬脂酸脂(PETS)或韩国三口公司的乙烯基双硬脂酰胺(EBS)。
实施例1的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
SEBS 1651 96.72份、DCP 0.08份、MMA 0.7份、GMA 0.5份、苯乙烯1.5份、1010 0.1份、168 0.1份、EBS 0.3份
制备方法：将SEBS、过氧化物引发剂、MMA、GMA、助反应剂、抗氧剂、润滑剂混合处理15分钟；然后经双螺杆挤出机熔融反应挤出，造粒成接枝共聚物；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为145℃，二区温度为150℃，三区温度为155℃，四区温度为160℃，五区165℃，混合料在螺杆中输送时间为5分钟，压力为14MPa。
实施例2的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
SEBS 1654 94.58份、DCP 0.12份、MMA 1.0份、GMA 1.0份、苯乙烯2.4份、1010 0.2份、168 0.2份、EBS 0.5份
制备方法：将SEBS、过氧化物引发剂、MMA、GMA、助反应剂、抗氧剂、润滑剂混合处理15分钟；然后经双螺杆挤出机熔融反应挤出，造粒成接枝共聚物；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为145℃，二区温度为155℃，三区温度为165℃，四区温度为170℃，五区175℃，混合料在螺杆中输送时间为4分钟，压力为15MPa。
实施例3的元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
SEBS 1651 93.15份、DCP 0.15份、MMA 1.5份、GMA 1.3份、苯乙烯3.0份、1010 0.2份、168 0.2份、EBS 0.5份
制备方法：将SEBS、过氧化物引发剂、MMA、GMA、助反应剂、抗氧剂、润滑剂混合处理15分钟；然后经双螺杆挤出机熔融反应挤出，造粒成接枝共聚物；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为145℃，二区温度为155℃，三区温度为165℃，四区温度为175℃，五区180℃，混合料在螺杆中输送时间为3分钟，压力为12MPa。
实施例4的元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
SEBS 1651 93.25份、DCP 0.2份、MMA 2.0份、GMA 1.7份、苯乙烯3.5份、1076 0.4份、168 0.2份、EBS 0.6份
制备方法：将SEBS、过氧化物引发剂、MMA、GMA、助反应剂、抗氧剂、润滑剂混合处理15分钟；然后经双螺杆挤出机熔融反应挤出，造粒成接枝共聚物；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为145℃，二区温度为155℃，三区温度为165℃，四区温度为175℃，五区180℃，混合料在螺杆中输送时间为3分钟，压力为12MPa。
实施例5的元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
SEBS 1651 88.85份、DCP 0.35份、MMA 5.0份、GMA 0.3份、苯乙烯5.5份。
制备方法：将SEBS、过氧化物引发剂、MMA、GMA、助反应剂混合处理20分钟；然后经双螺杆挤出机熔融反应挤出，造粒成接枝共聚物；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为145℃，二区温度为155℃，三区温度为165℃，四区温度为175℃，五区180℃，混合料在螺杆中输送时间为6分钟，压力为17MPa。
实施例6的元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，由下述重量份数的原料制成：
SEBS 8150 86.7份、DCP 0.4份、MMA 0.3份、GMA 5.0份、苯乙烯7.0份、1010 0.2份、EBS 0.3份。
制备方法：将SEBS、过氧化物引发剂、MMA、GMA、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂混合处理20分钟；然后经双螺杆挤出机熔融反应挤出，造粒成接枝共聚物；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为145℃，二区温度为155℃，三区温度为165℃，四区温度为175℃，五区180℃，混合料在螺杆中输送时间为6分钟，压力为17MPa。
性能评价方式及实行标准
一、接枝率的测定
将上述实施例1～6中得到的SEBS接枝物在40--60℃的鼓风烘箱中干燥4～6小时。取5g左右SEBS接枝物，用150ml二甲苯溶解，冷却后加入丙酮摇匀，沉淀出接枝物，真空抽滤，再用丙酮洗涤3次。在70度烘箱干燥4小时。然后精确称取1g接枝产物，放入100ml的二甲苯溶液中，加热回流，待接枝物全部溶解后，冷却20min，加入浓度约0.05mol/L的KOH-乙醇溶液(自制)10ml，加热回流10min，趁热用浓度0.05mol/L的盐酸-异丙醇溶液(自制)滴定，以酚酞作指示剂。按下式计算接枝率：
式中：N1--KOH-乙醇溶液的浓度，mol/L
V1--KOH-乙醇溶液的体积，ml
N2--HCl-异丙醇溶液的浓度，mol/L
V2--HCl-异丙酮溶液的体积，ml
二、SEBS接枝物的增韧性能测试
在97份PC IR2200树脂中加入质量分数为3份的所制得SEBS接枝物，加入适量抗氧剂、润滑剂等，充分混合搅拌均匀，混合物经双螺杆挤出机挤出、切粒、干燥。挤出温度为220～240℃。再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在70-100℃之间。
拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验，样条尺寸(mm)：165(长)×19(端部宽度)×3.05(厚度)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按标准ASTM D-790进行检验，试样尺寸(mm)：127×12.67×3.67，跨度为48，弯曲速度为20mm/min；简支梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验，试样尺寸(mm)：63.5×12.45×3.1；缺口剩余厚度为1.9mm；热变形温度按ASTM-648进行检验，试样尺寸(mm)：128×13×6.4，最大变形量为0.25。
表1 实施例1～6及对比例1～2配比及接枝率
表2 SEBS接枝物的增韧性能试验结果
从表1和表2可以看出，随着接枝率的提高，所得的SEBS接枝物对PC树脂的组合物的韧性逐步提高。这是由于甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯官能团的引入，使得多元接枝SEBS与PC树脂具有更好的相容性，进而有效提高了多元接枝SEBS对PC树脂的增韧效果。
为了拓宽SEBS的使用领域、满足在极性塑料或填料使用需求，本发明采用与PC、ABS、PA、PPO等极性树脂相容性好的MMA、GMA等甲基丙烯酸酯类单体对SEBS进行接枝改性，即在SEBS分子主链上引入极性官能团，从而改善它与极性材料的界面亲和性。
Claims (8)
1.一种多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，由下述重量份数的原料制成：
所述助反应剂为苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，所述过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯、双（叔丁基过氧化异丙基）苯中的一种、或两种的组合，其纯度应不低于工业级。
3.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯的纯度不低于工业级。
4.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的纯度不低于工业级。
5.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，所述抗氧剂为四[3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、3，5-二特丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，所 述润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂、乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种的复配物。
7.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物，其特征在于，由下述重量份数的原料制成：
8.根据权利要求1所述的多元接枝苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物的制备方法，包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的配比称取全部原料；
（2）将全部原料混合处理10～20分钟；
（3）将步骤（2）中混好的原料经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为140～165℃，二区温度为150～180℃，三区温度为150～180℃，四区温度为150～180℃，五区150～180℃，混合料在螺杆中输送时间为2～8分钟，压力为12～20 MPa。
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