CN105037990A - 一种乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种乒乓球用填料改性聚苯乙烯，包括以下重量份数组分：70-88份聚苯乙烯、5-12份聚甲基丙烯酸甲酯、2-5份增容剂、5-15份改性纳米无机填料，所述增容剂为SEBS-g-MAH，所述改性纳米无机填料为改性纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛或改性纳米玻璃微珠中的一种。本发明所提供的纳米无机填料改性聚苯乙烯，具有弹性好、抗冲击性强、安全隐患少的优点，可以有效替代赛璐珞作为一种新型乒乓球生产原料。本发明同时提供了乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯制备方法，工艺流程简单、设备常规，生产效率高，适于工业化生产。

Description

一种乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯及其制备方法

技术领域

本发明属于乒乓球制造技术领域，具体涉及一种乒乓球用改性聚苯乙烯及其制备方法。

背景技术

自1891年开始，赛璐珞就是制造乒乓球的材料。赛璐珞由低氮含量的硝化纤维、增塑剂、润滑剂、染料等加工制成。赛璐珞具有较高的硬度和弹性模量，所制得的乒乓球具有耐水、耐油、耐酸、使用寿命长、厚薄均匀的优点，但其易燃烧，且燃烧时释放出大量刺激性有毒气体，在生产运输中具有极大安全隐患，因此寻求一种可替代赛璐珞的乒乓球生产材料成为亟待解决的问题。

中国专利ZL201410062444.8在聚氯乙烯中加入热稳定剂、润滑剂、增强增韧剂、填料、色粉、抗氧剂和紫外吸收剂，通过注塑制得环保热塑性PVC乒乓球。但由于PVC对光和热稳定性差，易分解产生氯化氢，使其物理机械性能下降，因此未能得到广泛生产和使用。

中国专利ZL01126885.9采用低压聚乙烯、改性聚苯烯和聚碳酸酯为原料制备乒乓球，但由于聚碳酸酯耐水解稳定性不高，该技术的应用也受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹性好、抗冲击性强、安全隐患少的可替代赛璐珞的乒乓球制备原材料。

本发明为解决技术问题所提供的技术方案为：

一种乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，包括以下重量份数组分：70-88份聚苯乙烯、5-12份聚甲基丙烯酸甲酯、2-5份增容剂、5-15份改性纳米无机填料。聚苯乙烯由于其刚性分子链结构，具有优良的弹性模量，其熔融时热稳定性和流动性优异，因此易于加工成型，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸温度，因此被选作制备乒乓球的原料，能够获得厚薄均匀、弹力符合要求的乒乓球。但由于聚苯乙烯性脆，低温易开裂，抗冲击强度不高，因此需要对其进行改性。将改性纳米无机填料加入到聚苯乙烯中，可以有效提高聚合物基体的抗冲击性，提高其韧性，但由于无机填料表面含有大量亲水基团，直接加入聚苯乙烯中难以充分分散，无机填料与聚合物基体相容性差，界面粘结性低，不能充分发挥无机填料的增强增韧功效，因此需要在体系中加入适量增容剂。聚甲基丙烯酸甲酯的加入可以提高复合材料的耐热性，同时与无机填料发生协同作用，进一步提高复合材料的抗冲击性。

作为优选，所述增容剂为SEBS-g-MAH。马来酸酐接枝改性的苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，SEBS-g-MAH，可以改善聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯的相容性，降低复合材料的界面张力，增强其界面粘结力，从而提高体系的力学性能。

作为优选，所述改性纳米无机填料为改性纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛或改性纳米玻璃微珠中的一种。

作为优选，所述改性纳米无机填料的制备方法为：(1)将纳米无机填料加入到乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；(2)将步骤(1)所得混合液加热至65-75℃，加入硅烷偶联剂，并采用草酸调节体系PH至3-4，保温反应1-3小时后冷却至常温并抽滤；(3)取步骤(2)所得滤饼水洗2-3次后，经烘干，研磨，过100目筛即得改性纳米无机填料。由于无机粒子表面一般具有亲水性，与疏水的聚合物，特别是非极性或弱极性的聚合物基体之间的相容性差，因此聚合物/无机粒子复合材料的界面粘附性弱，直接导致复合材料的力学性能不理想。为制备高性能的聚合物/无机粒子复合材料，必须对无机粒子表面进行改性，实现粒子表面与聚合物基体的良好粘结，从而得到性能优良的复合材料。

更优选，所述乙醇水溶液的质量分数为30-40%，所述乙醇水溶液的质量为无机填料质量的2-4倍。

更优选，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种。

更优选，所述硅烷偶联剂的投料质量为纳米无机填料质量的0.2-0.4倍。

本发明同时提供了一种乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯的制备方法，具体为：将配方量的聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯、增容剂、改性纳米无机填料加入高速混合机中混合15-20分钟后，采用双螺杆挤出机熔融共混、造粒；所述双螺杆挤出机的一区、二区、三区及机头温度为190-220℃。

本发明的有益效果为：

1、本发明所提供的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，具有弹性好、抗冲击性强、安全隐患少的优点，可以有效替代赛璐珞作为一种新型乒乓球生产原料。

2、本发明所提供的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，易于加工成型，可以通过注塑或压片制备尺寸稳定、厚薄均匀的乒乓球半球或片材。

3、本发明所提供的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯制备方法，工艺流程简单、设备常规，生产效率高，适于工业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

(1)将10g纳米二氧化硅加入到30g质量分数为30%的乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；

(2)将步骤(1)所得混合液加热至65℃，加入3gKH550，并采用草酸调节体系PH至3，保温反应2小时后冷却至常温并抽滤；

(3)取步骤(2)所得滤饼水洗3次后，经烘干，研磨，过100目筛即得硅烷改性纳米二氧化硅。

(4)取10g硅烷改性纳米二氧化硅、3gSEBS-g-MAH、12g聚甲基丙烯酸甲酯和75g聚苯乙烯于高速混合机中混合15分钟，再采用双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆挤出机各区及机头温度为200℃。

实施例2

(1)将5g纳米二氧化钛加入到20g质量分数为40%的乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；

(2)将步骤(1)所得混合液加热至75℃，加入1gKH560，并采用草酸调节体系PH至4，保温反应3小时后冷却至常温并抽滤；

(3)取步骤(2)所得滤饼水洗2次后，经烘干，研磨，过100目筛即得硅烷改性纳米二氧化钛。

(4)取5g硅烷改性纳米二氧化硅、2gSEBS-g-MAH、5g聚甲基丙烯酸甲酯和89g聚苯乙烯于高速混合机中混合20分钟，再采用双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆挤出机各区及机头温度为220℃。

实施例3

(1)将15g纳米玻璃微珠加入到30g质量分数为35%的乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；

(2)将步骤(1)所得混合液加热至70℃，加入6gKH560，并采用草酸调节体系PH至3.5，保温反应1小时后冷却至常温并抽滤；

(3)取步骤(2)所得滤饼水洗2次后，经烘干，研磨，过100目筛即得硅烷改性纳米玻璃微珠。

(4)取15g硅烷改性纳米二氧化硅、5gSEBS-g-MAH、10g聚甲基丙烯酸甲酯和70g聚苯乙烯于高速混合机中混合20分钟，再采用双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆挤出机各区及机头温度为190℃。

以上仅列举了本发明的优选实施方案，本发明的保护范围并不限制于此，本领域技术人员在本发明权利要求范围内所作的任何改变均落入本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述改性聚苯乙烯包括以下重量份数组分：70-88份聚苯乙烯、5-12份聚甲基丙烯酸甲酯、2-5份增容剂、5-15份改性纳米无机填料。

2.如权利要求1所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述增容剂为SEBS-g-MAH。

3.如权利要求1所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述改性纳米无机填料为改性纳米二氧化硅、改性纳米二氧化钛或改性纳米玻璃微珠中的一种。

4.如权利要求1所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述改性纳米无机填料的制备方法为：(1)将纳米无机填料加入到乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；(2)将步骤(1)所得混合液加热至65-75℃，加入硅烷偶联剂，并采用草酸调节体系PH至3-4，保温反应1-3小时后冷却至常温并抽滤；(3)取步骤(2)所得滤饼水洗2-3次后，经烘干，研磨，过100目筛即得改性纳米无机填料。

5.如权利要求4所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述乙醇水溶液的质量分数为30-40%，所述乙醇水溶液的质量为无机填料质量的2-4倍。

6.如权利要求4所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560和KH570中的一种。

7.如权利要求4所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯，其特征在于，所述硅烷偶联剂的投料质量为纳米无机填料质量的0.2-0.4倍。

8.如权利要求1-7任意一项所述的乒乓球用纳米无机填料改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将配方量的聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯、增容剂、改性纳米无机填料加入高速混合机中混合15-20分钟后，采用双螺杆挤出机熔融共混、造粒；所述双螺杆挤出机的一区、二区、三区及机头温度为190-220℃。