CN107286294B - 一种用于pp/ps挤出成型的相容剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于PP/PS挤出成型的相容剂及其制备方法，该相容剂按质量百分比其组成为：PP粉料65～80％，苯乙烯单体10～30％，极性单体0～30％，引发剂0.05％～0.25％，增稠剂2～5％，抗热氧稳定剂0.1～0.4％，经反应性挤出造粒制备而成。本发明制备的PP/PS挤出成型的相容剂具有良好的力学性能和挤出性能，并能很好的改善PP/PS共混物的相容性，可有效提高共混物的机械强度，使得PP/PS挤出成型的现状得到改善，具有广阔的应用前景。

Description

一种用于PP/PS挤出成型的相容剂及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于PP/PS挤出成型的相容剂及其制备方法。
背景技术
反应挤出是以螺杆和料筒组成的塑化挤压系统作为连续反应器，将欲反应的各种原料组分，如单体、引发剂、聚合物、助剂等一次或分次由相同的或不同的加料口加入到螺杆中，在螺杆转动下实现各原料之间的混合、输送、塑化、反应和从口模挤出的过程。传统挤出过程一般以聚合物为原料，通过外加热量和螺杆转动过程中施加给物料的剪切摩擦热将其熔融并混合均匀，然后经口模挤出、模具造型、脱模冷却后得到制品。而反应挤出中存在着化学变化，如单体之间的缩聚、加成、开环形成聚合物的聚合反应，聚合物与单体之间的接枝反应，聚合物之间的交联反应等。
PP和PS，溶解度参数相差很大，不相容，如何制备有一定相容性的PP/PS共混物便成为研究热点。目前，添加SBS、SEBS共混是一种常用方法，但由于SBS、SEBS分子链长且微交联，注塑成型时可以很好的提高相容性，但挤出成型时，易出现挤出膨胀，不利于加工。
发明内容
本发明目的在于提供一种可用于PP/PS挤出成型用的相容剂及其制备方法。本发明相容剂制备过程中采用的反应性挤出是一种非常经济有效的代替聚合反应的改性方法。将PP和苯乙烯单体、其他极性单体，通过反应性挤出共聚，制备出以聚丙烯为主链，苯乙烯极性单体共聚物为支链的一种可用于PP/PS挤出成型用的相容剂，用于改善PP/PS的相容性，提高力学性能，可挤出成型使用。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
提供一种用于PP/PS挤出成型的相容剂，该相容剂由PP、苯乙烯单体、极性单体、引发剂，通过反应性螺杆挤出制备而成，该相容剂按质量百分比其组成为：PP粉料65～80％，苯乙烯单体10～30％、极性单体0～30％、引发剂0.05％～0.25％、增稠剂2～5％、抗热氧稳定剂0.1～0.4％。
所述的极性单体为：顺丁烯二酸酐(MAH)、顺丁烯二酸(MA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)中的一种或几种的混合物；
所述的引发剂为过氧化二异丙苯、硫化剂双25、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种的混合物；
所述的增稠剂为：气相法二氧化硅、沸石、分子筛中的一种或几种的混合物；
所述的抗热氧稳定剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或几种的混合物；
用于PP/PS挤出成型的相容剂的具体制备方法如下：
(1)将苯乙烯单体、极性单体和引发剂按照预定比例混合均匀，得到混合溶液；
(2)按照质量百分比将PP粉料、增稠剂、抗氧剂与步骤(1)混合好的混合溶液采用高速混合机进行高速混合，得到混合物；
(3)将步骤(2)得到的混合物在双螺杆挤出机中进行反应性挤出，制得用于PP/PS挤出成型的相容剂。
其中，步骤(2)所述高速混合机混合的速度为200～600r/min，混合温度为40～60℃，混合时间为3～5min。
步骤(3)设定反应性双螺杆挤出机各个加热区间温度为:第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；
步骤(3)双螺杆挤出机主机转速80～120r/min，喂料频率4.5Hz，将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，让物料在螺杆区域停留时间保持在1.2～1.8min内，使其充分反应。
本发明的有益效果：本发明将PP和苯乙烯单体、极性单体，通过反应性挤出共聚，在PP分子链上引入极性单体和苯乙烯单体的共聚支链，使得该分子链两端与PP和PS都相容，从而可以用做PP/PS的相容剂；采用极性单体与苯乙烯单体进行共聚挤出，苯乙烯用作共聚单体，在体系中起到刚性增韧及调控相容性的作用，苯乙烯越多，相容性越好，冲击性能越好，但延伸率降低；加入极性单体用于调节延伸率，极性单体用量增加其延伸率提高，添加增稠剂能够起到吸附液体，防止单体挥发的作用，可以有效提高产率；因此，本发明制备的相容剂能够显著提高PP/PS共混物的力学性能；且本发明制备相容剂的方法采用的是反应性挤出，把聚合和加工过程合二为一，在挤出机中进行化学反应，能够连续生产，采用的是无溶剂本体聚合技术，无需分离和提纯，环境污染小，方法工艺简单，实用性强，生产周期短。同时，制备的相容剂没有改变聚丙烯的大分子主链，有利于挤出成型加工。
附图说明
图1为经纯化的实施例1制得的相容剂的损耗角曲线；
图2为经纯化的实施例1制得的相容剂的红外光谱图。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1：
称取苯乙烯150g、顺丁烯二酸酐50g、DCP 2g混合均匀，然后与900g PP、25g气相法二氧化硅、0.3g抗氧剂1010一起加入高速混合机中混合3min，备用；设定双螺杆挤出机各个加热区间温度为：第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，缓缓开启主机转速100r/min；再开启喂料频率4.5Hz。挤出过程中让物料在螺杆区域停留1.5min，使其充分反应。得到PP/PS相容剂1。
图1为经纯化的相容剂的损耗角曲线，从图中可以看到明显的两个转折，因为已经纯化，排除了自聚影响，说明制备的相容剂有聚合物大分子结合到PP分子上，因此，出现了92℃的玻璃化转变温度(8℃是聚丙烯的)。
图2为经纯化的相容剂的红外光谱图，从图中可以看到，在699cm-1，760cm-1、840cm-1、1740cm-1出现了特征吸收峰，说明相容剂中包含苯环、羰基基团，进一步验证了本发明相容剂的结构。
实施例2
称取苯乙烯250g、丙烯酸丁酯50g、DCP 1.5g混合均匀，然后与700g PP、50g气相法二氧化硅、0.2g抗氧剂1010一起加入高速混合机中混合4min，备用；设定双螺杆挤出机各个加热区间温度为：第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，缓缓开启主机转速80r/min；再开启喂料频率4.5Hz。挤出过程中让物料在螺杆区域停留1.8min，使其充分反应。得到PP/PS相容剂2。
实施例3
称取苯乙烯150g、丙烯酸丁酯150g、DCP 2g混合均匀，然后与700g PP、30g分子筛、0.3g抗氧剂1010一起加入高速混合机中混合4min，备用；设定双螺杆挤出机各个加热区间温度为：第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，缓缓开启主机转速80r/min；再开启喂料频率4.5Hz。挤出过程中让物料在螺杆区域停留1.8min，使其充分反应。得到PP/PS相容剂3。
实施例4
称取苯乙烯100g、顺丁烯二酸150g、DCP 2g混合均匀，然后与750g PP、40g沸石、0.1g抗氧剂1010一起加入高速混合机中混合5min，备用；设定双螺杆挤出机各个加热区间温度为：第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，缓缓开启主机转速120r/min；再开启喂料频率4.5Hz。挤出过程中让物料在螺杆区域停留1.2min，使其充分反应。得到PP/PS相容剂4。
实施例5
称取苯乙烯150g、甲基丙烯酸甲酯150g、DCP 2.5g混合均匀，然后与700g PP、40g分子筛、0.3g抗氧剂1010一起加入高速混合机中混合3min，备用；设定双螺杆挤出机各个加热区间温度为：第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，缓缓开启主机转速80r/min；再开启喂料频率4.5Hz。挤出过程中让物料在螺杆区域停留1.8min，使其充分反应。得到PP/PS相容剂5。
实施例6
称取苯乙烯150g、甲基丙烯酸甲酯75g、丙烯酸丁酯75g、DCP 2.5g混合均匀，然后与700g PP、30g分子筛、0.2g抗氧剂1010、0.1g抗氧剂168一起加入高速混合机中混合3min，备用；设定双螺杆挤出机各个加热区间温度为：第一区：100℃，第二区：140℃，第三区：160℃，第四区：190℃，第五区：200℃，第六区：210℃，第七区：220℃，第八区：230℃，第九区：220℃，机头温度：245℃；待温度到达设定温度后再稳定30分钟；将混合料从双螺杆挤出机主加料口加入，缓缓开启主机转速80r/min；再开启喂料频率4.5Hz。挤出过程中让物料在螺杆区域停留1.8min，使其充分反应。得到PP/PS相容剂6。
将上述各实施例制得的PP/PS相容剂以及SEBS和PP-g-MAH用于PP/PS挤出成型，并进行性能测试，挤出成型各组分配比如表1所示，性能测试结果如表2所示。
表1 PP/PS挤出成型组分配比
表2 性能测试结果

Claims (6)

1.一种用于PP/PS挤出成型的相容剂，其特征在于：所述相容剂按质量百分比其组成为：PP粉料 65～80%，苯乙烯单体15～30%，极性单体0～30%，引发剂0.05%～0.25%，增稠剂2～5%，抗热氧稳定剂0.1～0.4%；
其中，所述的增稠剂为：气相法二氧化硅、沸石、分子筛中的一种或几种的混合物；
所述的用于PP/PS挤出成型的相容剂的制备方法具体步骤为：
（1）将苯乙烯单体、极性单体、引发剂混合均匀，得到混合溶液；
（2）将PP粉料、抗热氧稳定剂、增稠剂与步骤（1）得到的混合溶液采用高速混合机进行高速混合，得到混合物；
（3）将步骤（2）得到的混合物在双螺杆挤出机中进行反应性挤出，制得用于PP/PS挤出成型的相容剂。
2.如权利要求1所述的用于PP/PS挤出成型的相容剂，其特征在于：所述的极性单体为：顺丁烯二酸酐(MAH)、顺丁烯二酸(MA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的用于PP/PS挤出成型的相容剂，其特征在于：所述的引发剂为：过氧化二异丙苯、硫化剂双25、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的用于PP/PS挤出成型的相容剂，其特征在于：所述的抗热氧稳定剂为：抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的用于PP/PS挤出成型的相容剂，其特征在于：步骤（2）所述高速混合机混合的速度为200～600 r/min，混合温度为40～60℃，混合时间为3～5min。
6.如权利要求1所述的用于PP/PS挤出成型的相容剂，其特征在于：步骤（3）所述的挤出机中进行反应性挤出的工艺条件为：一区：100℃，二区：140℃，三区：160℃，四区：190℃，五区：200℃，六区：210℃，七区：220℃，八区：230℃，九区：220℃，机头温度：245℃；主机转速80～120r/min，喂料频率4.5Hz，物料在挤出机中的停留时间1.2～1.8min。
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