CN106188546A - 一种聚苯乙烯抗冲增韧改性剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚苯乙烯改性剂及其制备方法，具体涉及一种聚苯乙烯抗冲增韧性改性剂，其主链含有硅氧键，侧链含有大量苯乙基，该改性剂的制备方法为以高分子含氢硅烷与苯乙烯在催化剂作用下，通过硅氢加成反应得到所述的聚苯乙烯抗冲增韧改性剂，用上述方法得到的聚苯乙烯改性剂具有抗冲增韧的效果，且保持聚苯乙烯的机械强度、透明性、绝缘性等特点。

Description

一种聚苯乙烯抗冲增韧改性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新的高分子材料改性剂及其制备方法，尤其是涉及一种聚苯乙烯材料改性剂及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯(PS)为无毒、无臭、无色的透明颗粒，是一种似玻璃状的脆性热塑性树脂材料，具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好及易加工成型等优点，广泛用于轻工市场，日用装璜，照明指示和包装等方面，是当今广泛应用的大品种合成树脂之一。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。这种传统的聚苯乙烯的制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好，价格低廉等优点，聚苯乙烯的玻璃化转变温度较高(约为80-100℃)，因而质脆，易产生应力脆裂。
目前，为了提高聚苯乙烯的抗冲性能，增加其韧性，聚苯乙烯与弹性体以共聚或共混的方式形成了抗冲击聚苯乙烯(IPS)，典型的有苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)或者加氢苯乙烯-丁二烯共聚物(SEBS)。这种增韧剂合成复杂，成本较高。
聚有机硅氧烷是目前耐低温最好的弹性体材料，其主链Si-O键不仅键能高而且柔顺性好，典型的聚二甲基硅氧烷的玻璃化转变温度达到-127℃。少量的聚二甲基硅氧烷就能明显提高聚苯乙烯的抗冲性和韧性。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供一种聚苯乙烯抗冲增韧改性剂及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供一种聚苯乙烯抗冲增韧改性剂，其特征在于具有以下化学结构：
R1O[Si(CH3)2O]x[SiH(CH3)O]y[SiR2(CH3)O]z[Si(C6H5)(CH3)O]mR1
其中，R1为-H、-CH3、-C6H5、-(CH＝CH2)；R2为-H、-CH3、-C6H5、-CH2CH2CF3、-CH＝CH2或-CH2CH2CN；x为0～5000的整数；y为0～1000的整数；z为0～5000的整数；m为10～1000的整数。
本发明提供的一种聚苯乙烯抗冲增韧改性剂的制备方法，包括以下步骤：
以含氢聚硅氧烷为原料，在催化剂作用下将苯乙烯通过硅氢加成反应一步法接枝到聚硅氧烷分子链上。
上述的含氢聚硅氧烷具有下列结构：
R1O[Si(CH3)2O]x[SiH(CH3)O]y[SiR2(CH3)O]zR1
其中，R1为-H、-CH3、-C6H5、-(CH＝CH2)；R2为-H、-CH3、-C6H5、-CH2CH2CF3、-CH＝CH2或-CH2CH2CN；x为0～5000的整数；y为10～1000的整数；x为0～5000的整数。
上述的催化剂为第八族过渡金属元素Pt、Pd、Rh、Ni的氧化物、氯化物和配合物中至少一种。
上述的硅氢化反应温度为20～150℃。
本发明提供的聚苯乙烯抗冲增韧改性剂主链含有耐高低温、耐候性优良的硅氧键，添加少量即可有明显的抗冲增韧效果，侧链含有大量的苯乙基，能够与聚苯乙烯有良好的相容性，使有机硅改性剂能良好的分散到聚苯乙烯中，因而对聚苯乙烯的机械强度、透明性、绝缘性等影响较小，是一种理想的抗冲增韧改性剂。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
将10kg含氢硅氧烷(商品名：低含氢硅油；牌号：FSIR-205K，生产厂商：句容市福赛尔高新材料有限公司；规格：氢含量0.1wt％，粘度5000cs,结构式(CH3)3SiO[Si(CH3)2O]600[SiH(CH3)O]38Si(CH3)3)和1kg苯乙烯(上海永铭化工有限公司，纯度99.9％)加入到带有氮气保护、控温、抽真空和搅拌功能的反应器中，通氮气30min，温度升高至100℃，开启搅拌，加入20mL氯铂酸(H2PtCl6)溶解在四氢呋喃中所产生的配合物(含铂量0.2％)作为催化剂，反应5h，抽真空脱除未反应的聚苯乙烯，出料，产率为99％。
实施例2
将10kg含氢硅氧烷(商品名：中含氢硅油；牌号：FSIR-213K，生产厂商：句容市福赛尔高新材料有限公司；规格：氢含量0.5wt％，粘度3000cs,结构式(CH3)2(CH＝CH2)SiO[Si(CH3)2O]340[SiH(CH3)O]170Si(CH＝CH2)(CH3)2)和5kg苯乙烯(上海永铭化工有限公司，纯度99.9％)加入到带有氮气保护、控温、抽真空和搅拌功能的反应器中，通氮气10min，温度升高至80℃，开启搅拌，加入加入2mL双封头-铂络合物(由乙烯基双封头与氯铂酸在120℃下回流1h，滤掉沉淀洗涤至中性，得到含铂量为2wt％)，反应5h，抽真空脱除未反应的聚苯乙烯，出料，产率为98％。
将10kg含氢氟硅氧烷(商品名：低含氢氟硅油；牌号：FSIR-255K，生产厂商：句容市福赛尔高新材料有限公司；规格：氢含量0.1wt％，粘度5000cs,结构式H(CH3)2SiO[Si(CH3)(CH2CH2CF3)O]300[SiH(CH3)O]30Si(CH3)2H)和5kg苯乙烯(上海永铭化工有限公司，纯度99.9％)加入到带有氮气保护、控温、抽真空和搅拌功能的反应器中，通氮气10min，温度升高至80℃，开启搅拌，加入20ml氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)溶解在异丙醇中所产生的配合物(含铂量0.2％)反应5h，抽真空脱除未反应的聚苯乙烯，出料，产率为98％。
将实施例中的聚苯乙烯抗冲增韧改性剂按照5％和10％加入到聚苯乙烯(泉州方兴，GPPS635)中，混合均匀后注塑得到板材，按照ASTM D638、ASTM D256和ASTM D790进行拉伸强度、冲击强度和弯曲强度的测试，结果如下：
结果表明，添加了按本发明实施例所制备的抗冲增韧改性剂之后，与普通聚苯乙烯相比，尽管拉伸强度和弯曲强度略有下降，但是冲击强度大幅上升。说明本发明提供的聚苯乙烯抗冲改性剂及制备方法具有可行性。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种聚苯乙烯抗冲增韧改性剂，其特征在于具有以下化学结构：
R1O[Si(CH3)2O]x[SiH(CH3)O]y[SiR2(CH3)O]z[Si(C6H5)(CH3)O]mR1
其中，R1为-H、-CH3、-C6H5、-(CH＝CH2)；R2为-H、-CH3、-C6H5、-CH2CH2CF3、-CH＝CH2或-CH2CH2CN；x为0～5000的整数；y为0～1000的整数；z为0～5000的整数；m为10～1000的整数。
2.一种如权利要求1所述聚苯乙烯抗冲增韧改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
以含氢聚硅氧烷为原料，在催化剂作用下将苯乙烯通过硅氢加成反应一步法接枝到聚硅氧烷分子链上。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的含氢聚硅氧烷具有下列结构：
R1O[Si(CH3)2O]x[SiH(CH3)O]y[SiR2(CH3)O]zR1
其中，R1为-H、-CH3、-C6H5、-(CH＝CH2)；R2为-H、-CH3、-C6H5、-CH2CH2CF3、-CH＝CH2或-CH2CH2CN；x为0～5000的整数；y为10～1000的整数；x为0～5000的整数。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的催化剂为第八族过渡金属元素Pt、Pd、Rh、Ni的氧化物、氯化物和配合物中的至少一种。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的硅氢加成反应温度为20～150℃。
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