CN109553873A - 一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料、制备方法及其应用 - Google Patents

一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料、制备方法及其应用，其耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料包括如下重量份数的组分：包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：35‑75份；聚甲基丙烯酸甲酯：10‑30份；增韧剂：15‑30份；相容剂：2‑10份；耐热剂：3‑15份；光稳定剂：0.1‑3份；加工助剂：0.2‑1.0份。本发明通过添加耐光老化材料提升了材料基体的耐光老化性能，通过添加相容剂改善了复合的相容性，制备出的复合材料耐低温、耐光老化，具有良好的抗冲击性能。通过耐热剂及耐光老化材料的添加，提高耐低温型聚苯乙烯材料的耐热性能，适用于登山设备配件外壳、户外信号采集器外壳等场合。

Description

一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料、制备方法及其 应用
技术领域
本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料、制备方法及其应用。
背景技术
聚苯乙烯材料来源广泛，成本较低廉，易加工成型，可用于透明容器，仪表外壳，灯罩等领域。弹性体增韧的抗冲聚苯乙烯韧性得到提升，适用于对材料韧性有要求的场合，例如打印机，电视机外壳，显示器外壳等，然户外应用有严寒、光辐照等苛刻环境，普通的弹性体增韧抗冲聚苯乙烯材料不能满足应用要求，在严寒环境下易发脆、应力开裂，并且由于增韧弹性体含有不饱和双键结构，易发生光老化，发生变色现象、韧性降低。聚甲基丙烯酸甲酯是一种高透明、高刚性材料，广泛用于汽车照明，仪器仪表，建筑采光，街头广告箱等领域。聚甲基丙烯酸甲酯材料具有良好的耐光老化性能，然而聚甲基丙烯酸甲酯材料属于脆性材料，缺口敏感，不耐低温，户外应用易出现应力开裂问题。
同时，户外的电器设备内含电源器件，在电流传输过程中会产生电热现象，如户外信号采集器，其承受的高温可高达85℃，低温增韧的聚苯乙烯材料现有技术无法满足。虽然对聚苯乙烯进行耐热改性能够提高材料的热变形温度，但是耐热剂多数为马来酰亚胺结构，与聚苯乙烯的相容性差，会导致材料的力学性能尤其是冲击强度下降。
户外信号采集器等应用场合需要材料同时具备耐低温、耐高温及耐光老化的性能。
中国专利CN 101486824 B公开了耐低温的环保阻燃高抗冲聚苯乙烯组合物制备方法，虽具有耐低温性能，然而耐光老化性能一般。中国专利CN1112404C公开了一种耐光老化高韧性阻燃热塑性苯乙烯类聚合物的复合物，采用耐光老化的新型有机含卤阻燃剂。
因此，本发明将聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯两种材料均匀复合，良性结合，进而充分发挥两者的优势，耐热剂与聚甲基丙烯酸甲酯协同作用，共同提升了材料的耐热性，制备出耐低温、耐光老化、耐热复合材料。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种耐低温、耐光老化耐热苯乙烯复合材料、制备方法及其应用，将聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯两种材料均匀复合，良性结合，进而充分发挥两者的优势，并相容耐热剂，制备出耐低温、耐高温、耐光老化的复合材料。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：35-75份；聚甲基丙烯酸甲酯：10-30份；增韧剂：15-30份；相容剂：2-10份；耐热剂：3-15份；光稳定剂：0.1-3份；加工助剂：0.2-1.0份；
所述耐热剂为耐热改性剂，包括N-异丙基马来酰亚胺、N-环已基马来酰亚胺、聚(N-n-十八烷基马来酰亚胺)、N-苯基马来酰亚胺和聚(N-n-丁基马来酰亚胺)中的一种或两种以上。
优选的，所述的聚苯乙烯，熔体流动速率为2-8g/10min(200℃，5kg)，悬臂梁缺口冲击强度大于1.5kJ/m2。
优选的，所述的聚甲基丙烯酸甲酯，熔体流动速率为2-18g/10min(230℃，3.8kg)；优选的，所述的聚甲基丙烯酸甲酯，熔体流动速率为10-18g/10min(230℃，3.8kg)。
优选的，增韧剂包括氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，A硬度67；优选的，所述的相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐质量含量为15-20％。
优选的，所述的光稳定剂包括二苯甲酮类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、二氧化钛中的一种或两种以上。
优选的，所述的加工助剂包括抗氧剂或/和润滑剂；优选的，所述抗氧剂包括酚类、亚磷酸酯类、含硫脂类中的一种或两种以上；优选的，所述润滑剂包括酯类润滑剂、酰胺类润滑剂、聚乙烯类润滑剂中的一种或两种以上。
一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒；得到耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料；优选的，所述的挤出机为双螺杆挤出机，熔融温度190-240℃。
一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料应用，上述的耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料应用于户外器材外壳；优选的，户外器材外壳包括登山设备配件外壳、户外信号采集器外壳。
相对于现有技术，本发明所述的一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料、制备方法及其应用具有以下优势：
本发明制备的复合材料，在低温韧性和耐光老化性能方面达到了很好的平衡，人工加速老化色差明显降低，以及维卡软化点得到明显提升。
作用原理
1、通过加入适当润滑剂，改善其整体的流变特性，从而优化材料的表观效果；
2、添加聚甲基丙烯酸甲酯，提高了聚苯乙烯树脂基体的耐候性；并与光稳定剂的羟基二苯甲酮、羟基苯并三唑、受阻胺、二氧化钛紫外吸收或/和自由基捕捉作用协效，共同提升了聚苯乙烯基体的耐候性；
3、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中加入苯乙烯-马来酸酐共聚物作为相容剂，不仅提高了聚苯乙烯相与聚甲基丙烯酸甲酯相的界面强度，减小了相尺寸，而且还相容了马来酰亚胺型耐热剂，有利于获得良好的耐低温和耐高温性能；聚甲基丙烯酸甲酯与马来酰亚胺型耐热剂对聚苯乙烯基体协同提升耐热性；
4、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯复合材料中，加入氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物作为增韧剂，在提高材料低温韧性的同时，未明显降低材料的耐光老化性能。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
聚苯乙烯：GPPS 123P，上海赛科；
聚甲基丙烯酸甲酯：LG 703，路彩特；
增韧剂：日本旭化成，S1606。
相容剂：SMA 700，上海华雯。
光稳定剂：市售二苯甲酮类光稳定剂。
耐热剂：日本电气化学，MS-NA。
抗氧剂：THANOX 1010。
润滑剂：EBS B50。
实施例1-4
其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
将原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料。
挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度100-120℃，二区温度210-230℃，三区温度210-230℃，四区温度220-240℃，五区温度220-240℃，六区温度220-240℃，七区温度220-240℃，八区温度210-230℃，九区温度210-230℃，主机转速300-600转/分钟。
将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
对比例1-2
其原料配方如表1所示，其制备方法与实施例1-4相同。
表1实施例和对比例的改性聚苯乙烯复合材料的原料配方(按重量份数/kg)
表2实施例和对比例的改性聚苯乙烯复合材料的性能测试数据
所述的实施例1-4与对比例2相比，添加聚甲基丙烯酸甲酯，对材料的维卡软化点有提升作用，并且降低了材料的氙灯加速老化色差。
所述的实施例1-4与对比例3相比，添加耐热剂，材料的维卡软化点进一步提升，可达到85℃及以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：35-75份；聚甲基丙烯酸甲酯：10-30份；增韧剂：15-30份；相容剂：2-10份；耐热剂：3-15份；光稳定剂：0.1-3份；加工助剂：0.2-1.0份；
所述耐热剂为耐热改性剂，包括N-异丙基马来酰亚胺、N-环已基马来酰亚胺、聚(N-n-十八烷基马来酰亚胺)、N-苯基马来酰亚胺和聚(N-n-丁基马来酰亚胺)中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述的聚苯乙烯，熔体流动速率为2-8g/10min(200℃，5kg)，悬臂梁缺口冲击强度大于1.5kJ/m2。
3.根据权利要求1所述的一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸甲酯，熔体流动速率为2-18g/10min(230℃，3.8kg)；优选的，所述的聚甲基丙烯酸甲酯，熔体流动速率为10-18g/10min(230℃，3.8kg)。
4.根据权利要求1所述的一种耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，其特征在于：增韧剂包括氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，A硬度67；优选的，所述的相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物，其中马来酸酐质量含量为15-20％。
5.一种根据权利要求1所述的耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂包括二苯甲酮类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、二氧化钛中的一种或两种以上。
6.一种根据权利要求1所述的耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述的加工助剂包括抗氧剂或/和润滑剂；优选的，所述抗氧剂包括酚类、亚磷酸酯类、含硫脂类中的一种或两种以上；优选的，所述润滑剂包括酯类润滑剂、酰胺类润滑剂、聚乙烯类润滑剂中的一种或两种以上。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒；得到耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料；优选的，所述的挤出机为双螺杆挤出机，熔融温度190-240℃。
8.一种根据权利要求1-6任一项所述的耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料应用，其特征在于：上述的耐低温、耐光老化耐热聚苯乙烯复合材料应用于户外器材外壳；优选的，户外器材外壳包括登山设备配件外壳、户外信号采集器外壳。
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