CN106220798A - 一种高熔指、高透明sis弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高熔指、高透明SIS弹性体及其制备方法，所述方法包括如下步骤：利用烷基锂作为催化剂，以苯乙烯和异戊二烯为原料进行反应，制备得到SIS的胶液；步骤得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓；将闪蒸提浓后的胶液进行干法脱挥，而后挤出、成型、干燥，制备得到所述SIS弹性体。本发明利用所述制备方法可以制备得到分子量在7万～15万的SIS弹性体，在200℃，5kg砝码下的熔指高达70～120g/cm3，具有高透明度，本发明制备工艺流程短，设备少，操作现场环境清洁，由于直接闪蒸挤出脱除溶剂，没有废水产生，能耗低等，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种SIS弹性体及其制备方法，尤其涉及一种高熔指、高透明SIS弹性体及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展，对于高熔指、高透明树脂材料的需求量增大，传统的透明性树脂包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈树脂等，但是这些材料的都存在着一些缺点，例如熔指低、抗冲击性差或者价格昂贵等，因此不能满足现有技术中对于高熔指、高透明树脂材料的需求。
在树脂材料中，苯乙烯系热塑性弹性体是一种与橡胶性能最为相似的热塑性弹性体，其中苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)是最为常用的一种树脂材料，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，然而传统制备得到的SIS弹性体的透明性低、熔指低。
因此，在本领域中期望开发一种高熔指、高透明SIS弹性体。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种SIS弹性体及其制备方法，特别是提供一种高熔指、高透明SIS弹性体及其制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种SIS弹性体的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)利用烷基锂作为催化剂，以苯乙烯和异戊二烯为原料进行反应，制备得到SIS的胶液；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进行干法脱挥，而后挤出、成型、干燥，制备得到所述SIS弹性体。
利用本发明的制备方法可以制备得到高熔指、高透明的SIS弹性体。在本发明中利用干法脱挥，干法脱挥工艺流程短，设备少，工艺流程短，占地面积小，操作现场环境清洁，干净，由于直接闪蒸挤出脱除溶剂，没有废水产生，能耗低，而在现有技术中常用的湿法脱挥工艺流程长，设备多，投资大，能耗高。
优选地，步骤(1)所述烷基锂为正丁基锂、仲丁基锂或异丁基锂中的任意一种或者至少两种的混合物，优选正丁基锂。
优选地，步骤(1)所述苯乙烯和异戊二烯原料在使用前利用蒸馏和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的纯度提高到99％以上，水含量降至20ppm以下。
优选地，步骤(1)所述原料的加入方式为分步加入，即先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯。
优选地，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同。
优选地，所述两次加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:8～10，例如1:8、1:8.3、1:8.5、1:8.8、1:9、1:9.3、1:9.5、1:9.8或1:10，优选1:9。
优选地，步骤(1)所述烷基锂的用量为苯乙烯和异戊二烯总质量的0.1～0.5％；例如0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或0.5％。
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～110℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、88℃、90℃、93℃、95℃、98℃、100℃或110℃，优选70～90℃。
优选地，步骤(1)所述反应的时间为2～3h，例如2h、2.2h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h。
优选地，步骤(1)得到的SIS胶液的浓度为15～20％，例如15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％或20％。
优选地，步骤(2)闪蒸提浓至固含量为30～50％，例如30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％或50％。
优选地，步骤(3)所述干法脱挥为使闪蒸提浓后的胶液进入脱挥机，在真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发。
优选地，所述脱挥机具有三个脱挥口。选用具有三个脱挥口的脱挥机，利用抽真空方法，可以把产品中的溶剂脱除得更加干净，使产品更加符合环保要求，生产出来的粒状产品更加适合后加工要求。
优选地，所述真空条件的真空度为-20～-80kpa，例如-20kpa、-25kpa、-30kpa、-35kpa、-40kpa、-45kpa、-50kpa、-55kpa、-60kpa、-65kpa、-70kpa、-75kpa或-80kpa。
在本发明中，脱挥口蒸发的溶剂可以回收循环利用。
优选地，所述挤出为从脱挥机机头模板处通过压差挤出。
优选地，所述成型为在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约3～5mm长度的椭圆形粒子。
优选地，所述粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品。
作为优选技术方案，本发明所述SIS弹性体的制备方法具体包括以下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的纯度提高到99％以上，水含量降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯，在50～110℃下反应2～3h，制备得到SIS的胶液；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为30％～50％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入脱挥机，在真空度为-20～-80kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，而后挤出、成型、干燥，制备得到所述SIS弹性体。
另一方面，本发明提供一种由以上所述制备方法制备得到的SIS弹性体，所述SIS弹性体的分子量在7万～15万，例如7万、7.5万、8万、8.5万、9万、9.5万、10万、10.5万、11万、11.5万、12万、12.5万、13万、13.5万、14万、14.5或15万，优选9万～11万。
优选地，所述SIS弹性体在200℃、5kg砝码下的熔指为70～120g/cm3，例如70g/cm3、75g/cm3、80g/cm3、85g/cm3、90g/cm3、95g/cm3、100g/cm3、105g/cm3、110g/cm3、115g/cm3或120g/cm3。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明利用所述制备方法可以制备得到分子量在7万～15万的SIS弹性体，在200℃、5kg砝码下的熔指高达70～120g/cm3，具有高透明度，本发明制备工艺流程短，设备少，工艺流程短，占地面积小，操作现场环境清洁，由于直接闪蒸挤出脱除溶剂，没有废水产生，能耗低等，适于工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，通过以下方法来制备SIS弹性体，具体包括如下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的浓度提高到99％以上，水值降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯进行反应，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同，并且加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:9，而后在80℃下反应2h，制备得到SIS的胶液，SIS胶液的浓度为18％；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为50％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入具有三个脱挥口的脱挥机，在真空度为-50kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，溶剂回收循环利用，胶液从脱挥机机头模板处通过压差挤出的熔融状产品进入切刀室，在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约3mm长度的椭圆形粒子，粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品，制备得到的SIS弹性体的分子量约为9万。
实施例2
在本实施例中，通过以下方法来制备SIS弹性体，具体包括如下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的浓度提高到99％以上，水值降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯进行反应，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同，并且加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:10，而后在50℃下反应3h，制备得到SIS的胶液，SIS胶液的浓度为20％；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为40％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入具有三个脱挥口的脱挥机，在真空度为-20kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，溶剂回收循环利用，胶液从脱挥机机头模板处通过压差挤出的熔融状产品进入切刀室，在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约4mm长度的椭圆形粒子，粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品，制备得到的SIS弹性体的分子量约为7万。
实施例3
在本实施例中，通过以下方法来制备SIS弹性体，具体包括如下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的浓度提高到99％以上，水值降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯进行反应，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同，并且加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:10，而后在110℃下反应2h，制备得到SIS的胶液，SIS胶液的浓度为15％；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为30％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入具有三个脱挥口的脱挥机，在真空度为-80kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，溶剂回收循环利用，胶液从脱挥机机头模板处通过压差挤出的熔融状产品进入切刀室，在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约5mm长度的椭圆形粒子，粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品，制备得到的SIS弹性体的分子量约为10万。
实施例4
在本实施例中，通过以下方法来制备SIS弹性体，具体包括如下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的浓度提高到99％以上，水值降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯进行反应，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同，并且加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:8，而后在60℃下反应2.5h，制备得到SIS的胶液，SIS胶液的浓度为17％；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为45％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入具有三个脱挥口的脱挥机，在真空度为-60kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，溶剂回收循环利用，胶液从脱挥机机头模板处通过压差挤出的熔融状产品进入切刀室，在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约3mm长度的椭圆形粒子，粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品，制备得到的SIS弹性体的分子量约为12万。
实施例5
在本实施例中，通过以下方法来制备SIS弹性体，具体包括如下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的浓度提高到99％以上，水值降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯进行反应，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同，并且加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:10，而后在95℃下反应3h，制备得到SIS的胶液，SIS胶液的浓度为18％；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为50％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入具有三个脱挥口的脱挥机，在真空度为-40kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，溶剂回收循环利用，胶液从脱挥机机头模板处通过压差挤出的熔融状产品进入切刀室，在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约4mm长度的椭圆形粒子，粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品，制备得到的SIS弹性体的分子量约为14万。
对比例1
与实施例1不同的是，本对比例利用湿法脱挥工艺，湿法脱挥的流程为：胶液掺混——凝聚——振动脱水——挤压脱水——膨胀脱水——干燥——造粒。
对实施例1-5以及对比例制备得到的SIS弹性体的熔指大小进行测定，测试条件为5kg，200℃，并测试其透明度，测试结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，利用本发明的方法制备得到的SIS弹性体的熔指为70～120g/cm3，具有高透明度。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的高熔指、高透明SIS弹性体及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种SIS弹性体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)利用烷基锂作为催化剂，以苯乙烯和异戊二烯为原料进行反应，制备得到SIS的胶液；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进行干法脱挥，而后挤出、成型、干燥，制备得到所述SIS弹性体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述烷基锂为正丁基锂、仲丁基锂或异丁基锂中的任意一种或者至少两种的混合物，优选正丁基锂。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述苯乙烯和异戊二烯原料在使用前利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的纯度提高到99％以上，水含量降至20ppm以下；
优选地，步骤(1)所述原料的加入方式为分步加入，即先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯；
优选地，两次加入的苯乙烯的摩尔量相同；
优选地，所述两次加入的苯乙烯的总量与异戊二烯的摩尔比为1:8～10，优选1:9。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述烷基锂的用量为苯乙烯和异戊二烯总质量的0.1～0.5％，优选0.2％；
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～110℃，优选70～90℃；
优选地，步骤(1)所述反应的时间为2～3h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)得到的SIS胶液的浓度为15～20％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)闪蒸提浓至固含量为30％～50％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述干法脱挥为使闪蒸提浓后的胶液进入脱挥机，在真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发；
优选地，所述脱挥机具有三个脱挥口；
优选地，所述真空条件的真空度为-20～-80kpa。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述挤出为从脱挥机机头模板处通过压差挤出；
优选地，所述成型为在紧贴模板的高速旋转切刀作用下被切成约3～5mm长度的椭圆形粒子；
优选地，所述粒子在水下切粒系统中随着循环水流被带出切刀室进入到离心干燥机，在离心干燥机中粒子被甩干后即可得到颗粒状产品。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)利用吸附和过滤方法，把原料苯乙烯和异戊二烯的纯度提高到99％以上，水含量降至20ppm以下，利用烷基锂作为催化剂，先加入苯乙烯，再加入异戊二烯，最后再加入苯乙烯，在50～110℃下反应2～3h，制备得到SIS的胶液；
(2)步骤(1)得到的胶液经过掺混、闪蒸提浓至固含量为30％～50％；
(3)将步骤(2)闪蒸提浓后的胶液进入脱挥机，在真空度为-20～-80kpa的真空条件下，溶剂从脱挥口蒸发，而后挤出、成型、干燥，制备得到所述SIS弹性体。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的SIS弹性体，所述SIS弹性体的分子量在7万～15万，优选9万～11万；
优选地，所述SIS弹性体在200℃、5kg砝码下的熔指为70～120g/cm3。
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