CN108690276A - 一种聚苯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚苯乙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯材料及其制备方法，由下述组份按重量份制备而成：聚苯乙烯50‑100份，玻璃纤维5‑35份，协效着色增强剂3‑10份，着色母粒0.5‑5份，抗氧剂0.1‑0.5份，润滑剂0.1‑1.0份。本发明引入低粘度的聚苯乙烯，保证了材料整体的流动性和加工性；协效着色增强剂使材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。本发明采用着色母粒、协效着色增强剂协同使用，材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。发明的优点是产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性。

Description

一种聚苯乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃。随着其应用的不断开发，人们对聚苯乙烯提出了更高、更具体的要求，比如，人们对于产品的色彩有着更多的追求，这就要求加工材料要具有各种鲜艳的外观。目前人们主要是在材料中添加色粉来实现材料的色彩要求，但由于色粉在增强体系中分散非常不均匀而导致材料颜色不一致的问题，而且由于色粉的添加容易造成玻纤和聚苯乙烯树脂之间的界面分离，使得材料的机械性能下降明显。
因此，开发一种色彩鲜艳的聚苯乙烯材料及其改性技术，以及颜料均匀分散的方法对改性聚苯乙烯的综合性能提升、技术改进和实际应用具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚苯乙烯材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种聚苯乙烯材料，其由下述组份按重量份制备而成：
聚苯乙烯50‐100份，
玻璃纤维5‐35份，
协效着色增强剂3‐10份，
着色母粒0.5‐5份，
抗氧剂0.1‐0.5份，
润滑剂0.1‐1.0份。
进一步方案，所述的聚苯乙烯特性粘度为3‐4dl/g。
所述的玻璃纤维是直径为10μm的无碱无捻粗砂。
所述的协效着色增强剂为无机晶须。
所述的无机晶须为硼酸铝晶须、钛酸钾晶须以10：1(质量比)的比例混合物。
所述的着色母粒由下述组份按重量份组成：
低粘度聚苯乙烯99份
钛白粉0‐20份
酞青兰0‐2份
酞青绿0‐2份
钛黄粉0‐5份
炭黑0.01‐1份
铁红0‐2份。
所述的超低粘度聚苯乙烯特性粘度为1.5‐1.8dl/g；所述的炭黑为活化表面无尘炭黑。
所述的抗氧剂为N,N'‐双‐(3‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酰基)己二胺和亚磷酸三(2，4‐二叔丁基苯基)酯的混合物；所述的润滑剂为硅酮粉。
本发明的另一个发明目的是提供一种聚苯乙烯材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯50‐100份，玻璃纤维5‐35份，协效着色增强剂3‐10份，着色母粒0.5‐5份，抗氧剂0.1‐0.5份，润滑剂0.1‐1.0份；
(2)将称好的聚苯乙烯、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；
(3)将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，再将玻璃纤维从其玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料；所述双螺杆挤出机的一区温度为200‐230℃，二区温度为200‐230℃，三区温度为200‐235℃，四区温度为210‐235℃，五区温度为210‐220℃，六区温度为220‐230℃；双螺杆挤出机的转速为200‐500rpm。
进一步方案，所述着色母粒的制备方法包括以下步骤：
将超低粘度聚苯乙烯99份，钛白粉0-20份，酞青兰0-2份，酞青绿0-2份，钛黄粉0-5份，炭黑0.01-1份，铁红0-2份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒；其中双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-235℃，四区温度为210-235℃，五区温度为210-220℃，六区温度为220-230℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
本发明的有益效果：
本发明引入低粘度的聚苯乙烯，保证了材料整体的流动性和加工性；协效着色增强剂使材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。
本发明采用着色母粒、协效着色增强剂协同使用，材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。发明的优点是产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
聚苯乙烯特性粘度为3‐4dl/g。
玻璃纤维是直径为10μm的无碱无捻粗砂。
协效着色增强剂为硼酸铝晶须、钛酸钾晶须以10：1(质量比)的比例混合物。
超低粘度聚苯乙烯特性粘度为1.5‐1.8dl/g；
炭黑为活化表面无尘炭黑。
测试标准：
物理性能 测试方法
拉伸强度 ASTM D638
Izod缺口冲击强度(悬臂梁冲击试验) ASTM D206
弯曲强度 ASTM D790
弯曲模量 ASTM D790
色粉分散(着色力)级 UL94目测
实施例1
(1)着色母粒的制备：将超低粘度聚苯乙烯99份，炭黑1份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)聚苯乙烯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯73份，玻璃纤维20份，协效着色增强剂5份，着色母粒1份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份；将称好的聚苯乙烯、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
实施例2
(1)着色母粒的制备：将超低粘度聚苯乙烯99份，钛白粉15份，酞青绿0.5份，铁红1.0份，炭黑0.01份加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)聚苯乙烯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯50份，玻璃纤维35份，协效着色增强剂10份，着色母粒5份，抗氧剂0.5份，润滑剂1.0份；将称好的聚苯乙烯、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为230℃，二区温度为230℃，三区温度为235℃，四区温度为235℃，五区温度为210℃，六区温度为230℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例3
(1)着色母粒的制备：将超低粘度聚苯乙烯99份，钛白粉10份，钛黄粉2.5份，铁红0.5份，炭黑0.01份加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为210℃，六区温度为230℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)聚苯乙烯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯100份，玻璃纤维5份，协效着色增强剂3份，着色母粒0.5份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.1份；将称好的聚苯乙烯、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为210℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为200rpm。
对比例1
同实施例1的区别在于色粉助剂未做成着色母粒
按质量份称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯73份，超低粘度聚苯乙烯0.99份，炭黑0.01份，玻璃纤维20份，协效着色增强剂5份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份；将称好的聚苯乙烯、超低粘度聚苯乙烯、炭黑、协效着色增强剂、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
对比例2
同实施例1的区别在于未加协效着色增强剂：
(1)着色母粒的制备：将超低粘度聚苯乙烯99份，炭黑1份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)玻纤增强聚苯乙烯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯73份，玻璃纤维20份，着色母粒1份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份；将称好的聚苯乙烯、着色母粒、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
对比例3
同实施例1的区别在于色粉助剂未做成着色母粒、未加协效着色增强剂：
按质量份称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯73份，超低粘度聚苯乙烯0.99份，炭黑0.01份，玻璃纤维20份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份；将称好的聚苯乙烯、超低粘度聚苯乙烯、炭黑、抗氧剂、润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃；双螺杆主机转速为300rpm。
将上述实施例1‐3和对比例1‐3制备的玻纤增强聚苯乙烯材料分别按照GB测试标准注塑成相应样条，然后在23±2℃、50±5％相对湿度的环境下放置24小时后进行测试,性能测试如下：
表1性能数据
从上表1实施例1‐3和对比例1‐3的性能对比可看出，本发明通过将色粉助剂改进为着色母粒形式，同时协效着色增强剂的加入，在有效保持玻纤增强聚酯产品的力学性能的同时，有利于着色母粒的着色，使产品颜色鲜艳、分布均匀。

Claims (10)

1.一种聚苯乙烯材料，其特征在于，由下述组份按重量份制备而成：
聚苯乙烯50-100份，
玻璃纤维 5-35份，
协效着色增强剂 3-10份，
着色母粒 0.5-5份，
抗氧剂 0.1-0.5份，
润滑剂 0.1-1.0份。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于，所述着色母粒由下述组份按重量份组成：
超低粘度聚苯乙烯99份，
钛白粉0-20份，
酞青兰0-2份，
酞青绿0-2份，
钛黄粉0-5份，
炭黑0.01-1份，
铁红0-2份；
所述超低粘度聚苯乙烯的特性粘度为1.5-1.8dl/g。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于：所述聚苯乙烯的特性粘度为3-4dl/g。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于：所述玻璃纤维为直径为10μm的无碱无捻粗砂。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于：所述协效着色增强剂为无机晶须。
6.根据权利要求5所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于：所述无机晶须为硼酸铝晶须、钛酸钾晶须以10：1（质量比）的比例混合而成的混合物。
7.根据权利要求2所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于：所述炭黑为活化表面无尘炭黑。
8.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的混合物；所述的润滑剂为硅酮粉。
9.制备权利要求1~8任一项所述的聚苯乙烯材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取干燥好的以下组分：聚苯乙烯50-100份，玻璃纤维5-35份，协效着色增强剂3-10份，着色母粒0.5-5份，抗氧剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-1.0份；
（2）将称好的聚苯乙烯、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为900r/min，混合时间2～10min；
（3）将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，再将玻璃纤维从其玻纤口加入，经熔融挤出造粒，制得聚苯乙烯材料；所述双螺杆挤出机一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-235℃，四区温度为210-235℃，五区温度为210-220℃，六区温度为220-230℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
10.根据权利要求9所述的一种聚苯乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述着色母粒的制备方法包括以下步骤：
将超低粘度聚苯乙烯99份，钛白粉0-20份，酞青兰0-2份，酞青绿0-2份，钛黄粉0-5份，炭黑0.01-1份，铁红0-2份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒；其中双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-235℃，四区温度为210-235℃，五区温度为210-220℃，六区温度为220-230℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
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