CN109575174A - 一种改性聚苯乙烯树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚苯乙烯树脂的技术领域,更具体地,本发明涉及一种改性聚苯乙烯树脂及其制备方法。本发明第一个方面提供了一种改性聚苯乙烯树脂,其中,制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;其中,酯类物质含有双键。
Description
技术领域
本发明涉及聚苯乙烯树脂的技术领域,更具体地,本发明涉及一种改性聚苯乙烯树脂及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯易加工成型,并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点。可广泛用于轻工市场,日用装璜,照明指示和包装等方面。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;也可用于粉类和乳液类化妆品,而用于粉饼有很好的压缩性,可改善粉的黏附性能,赋予皮肤光泽和润滑感,是代替滑石粉和二氧化硅的高级填充剂。聚苯乙烯的经常被用来制作泡沫塑料制品,聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各种不同力学性能的产品;日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具,透明CD盒等等;发泡聚苯乙烯(保丽龙)于建筑材料使用上,自2003年广泛使用于中空楼板隔音隔热材。
但在聚苯乙烯树脂的使用过程中,其刚性较高,但在应力作用下,较脆且容易断裂;同时耐候性较差,长期使用或存放时受阳光、灰尘作用,会出现浑浊、发黄等现象,因而用聚苯乙烯制作光学部件等高透明制品时需考虑加入适当品种和用量的防老剂;此外,其作为光学部件时,透光率较聚丙烯甲酸树脂的透光率低,其使用范围受到限制;另一方面,聚苯乙烯树脂在温差较大的条件下使用时,容易产生雾气,对部件产生损耗,降低材料的使用周期。
针对以上的一些问题,本发明提供一种改性聚苯乙烯树脂,提高了聚苯乙烯树脂的韧性,避免其脆性断裂,同时延长了材料的使用周期;也提高材料的透光率,利于其作为透明部件的使用;此外,也避免了聚苯乙烯树脂在温差较大条件下产生雾气的问题,进而扩大了聚苯乙烯树脂的使用范围以及使用周期;该聚苯乙烯树脂的制备方法简单,成本较低,适合工业化生产。
发明内容
本发明第一个方面提供了一种改性聚苯乙烯树脂,其中,制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;其中,酯类物质含有双键。
作为本发明的优选技术方案,其中,酯类物质的结构为CH2=CHCOO(CH2)nCH3,n为0~7的整数。
作为本发明的优选技术方案,其中,酯类物质的结构为CH3COO(CH2)mCH=CHCOO(CH2)pCH3,m、p分别为0~7的整数,且m≠p。
作为本发明的优选技术方案,其中,醛类物质的结构为HCHO。
作为本发明的优选技术方案,其中,醛类物质的结构为CH3(CH2)qCHO,q为0~6的整数。
作为本发明的优选技术方案,其中,苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:(0.2~0.95):(0.8~1.3)。
本发明第二个方面提供一种所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法,其中,包括酯类物质与醛类物质的醛类物质与酯类物质的反应以及聚合反应两个步骤。
作为本发明的优选技术方案,其中,醛类物质与酯类物质的反应过程中的原料包括碳酸氢钠。
本发明第三个方面提供了一种含有所述改性聚苯乙烯树脂的透明产品。
作为本发明的优选技术方案,所述透明产品可作为扩散板或导光板。
有益效果:本发明提供一种改性聚苯乙烯树脂,提高了聚苯乙烯树脂的韧性,避免其脆性断裂,同时延长了材料的使用周期;也提高材料的透光率,利于其作为透明部件的使用;此外,也避免了聚苯乙烯树脂在温差较大条件下产生雾气的问题,进而扩大了聚苯乙烯树脂的使用范围以及使用周期;该聚苯乙烯树脂的制备方法简单,成本较低,适合工业化生产。
具体实施方式
本发明第一个方面提供了一种改性聚苯乙烯树脂,其中,制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;其中,酯类物质含有双键。
在一种实施方式中,所述酯类物质的结构为CH2=CHCOO(CH2)nCH3,n为0~7的整数;优选地,所述n为2~5的整数;更优选地,所述n为4。
在一种实施方式中,所述酯类物质的结构为CH3COO(CH2)mCH=CHCOO(CH2)pCH3,m、p分别为0~7的整数,且m≠p;优选地,所述m、p分别为2~5的整数,且m≠p;更优选地,所述m=3,p=5。
在一种实施方式中,所述醛类物质的结构为HCHO。
在一种实施方式中,所述醛类物质的结构为CH3(CH2)qCHO,q为0~6的整数;优选地,所述q为2~4的整数;更优选地,所述q为3。
在一种实施方式中,所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:(0.2~0.95):(0.8~1.3);优选地,所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:(0.5~0.8):(0.9~1.2);更优选地,所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.65:1。
本发明第二个方面提供一种所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法,其中,包括酯类物质与醛类物质的醛类物质与酯类物质的反应以及聚合反应两个步骤。
在一种实施方式中,醛类物质与酯类物质的反应过程中的溶剂原料碳酸氢钠。
在一种实施方式中,所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
(1)醛类物质与酯类物质的反应:
按重量份,在氮气氛围下,将醛类物质与酯类物质置于反应瓶中,并向反应瓶中滴加,N,N-二甲基甲酰胺,待完全溶解后,再向反应瓶中滴加碳酸氢钠,在55~75℃下反应,反应完成后,利用无水乙醚洗涤,并抽真空干燥,得到物质A;
(2)聚合反应:
按重量份,将步骤(1)得到物质A、苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在80~110℃的条件下反应10~24h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3~5次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
步骤(1)中所述碳酸氢钠与醛类物质的摩尔比为(0.03~0.08):1;优选地,所述碳酸氢钠与醛类物质的摩尔比为0.05:1。
优选地,在一种实施方式中,所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
(1)醛类物质与酯类物质的反应:
按重量份,在氮气氛围下,将醛类物质与酯类物质置于反应瓶中,并向反应瓶中滴加,N,N-二甲基甲酰胺,待完全溶解后,再向反应瓶中滴加碳酸氢钠,在75℃下反应,反应10h,利用无水乙醚洗涤,并抽真空干燥,得到物质A;
(2)聚合反应:
按重量份,将步骤(1)得到物质A、苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:(0.02~0.09);优选地,所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:(0.04~0.07);更优选地,所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:(7~13);优选地,所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:(9~11);更优选地,所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
申请人通过实验发现,经过特定酯类物质和醛类物质改性得到的聚苯乙烯树脂有较高的冲击强度以及拉伸强度,提高了树脂材料的韧性,这可能是由于特定的酯类物质以及醛类物质改善了聚苯乙烯体系中苯环的密度,提高了分子链段运动的自由度,利于分子链的拉伸与卷曲,同时保持分子间的作用力,避免了树脂材料的应力开裂;另一方面,申请人也发现改性聚苯乙烯树脂的透光率有了明显的提高,可能由于改性过程中破坏了聚苯乙烯分子原有的排列结构,提高了分子体系整体的无规度,减少不同相之间的差异,从而提高了树脂材料的透光率;此外,申请人意外地发现,树脂材料在温差较大条件下不再产生雾气,而普通的未改性的聚苯乙烯树脂,例如实施例11在温差较大条件下使用时会有雾气产生,可能由于改性后的聚苯乙烯树脂具有一定的极性,能够吸收由高温到低温产生的水蒸气,从而避免水雾的产生,扩大了聚苯乙烯树脂的使用范围以及使用周期。
本发明第三个方面提供了一种含有所述聚苯乙烯树脂的透明产品。
作为本发明的优选技术方案,所述透明产品可作为扩散板或导光板。
实施例1
本发明实施例1提供一种改性聚苯乙烯树脂,其中,制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;
所述酯类物质的结构为CH2=CHCOOCH3;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.65:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
(1)醛类物质与酯类物质的反应:
按重量份,在氮气氛围下,将醛类物质与酯类物质置于反应瓶中,并向反应瓶中滴加,N,N-二甲基甲酰胺,待完全溶解后,再向反应瓶中滴加碳酸氢钠,在75℃下反应,反应10h,利用无水乙醚洗涤,并抽真空干燥,得到物质A;
(2)聚合反应:
按重量份,将步骤(1)得到物质A、苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
步骤(1)中所述碳酸氢钠与醛类物质的摩尔比为0.05:1;
步骤(2)中所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
步骤(2)中所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
实施例2
本发明实施例2提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;
所述酯类物质的结构为CH2=CHCOOCH3;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.2:0.8;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明实施例3提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;
所述酯类物质的结构为CH2=CHCOOCH3;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.95:1.3;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明实施例4提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;
所述酯类物质的结构为CH2=CHCOOCH3;
所述醛类物质的结构为CH3(CH2)3CHO;
所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.65:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法同实施例1。
实施例5
本发明实施例5提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;
所述酯类物质的结构为CH2=CHCOO(CH2)3CH3;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.65:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法同实施例1。
实施例6
本发明实施例6提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;
所述酯类物质的结构为CH3COO(CH2)3CH=CHCOO(CH2)5CH3;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:0.65:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法同实施例1。
实施例7
本发明实施例7提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯、丙烯以及醛类物质;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯、丙烯以及醛类物质的重量比为1:0.65:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
(1)醛类物质与丙烯的反应:
按重量份,在氮气氛围下,将醛类物质与丙烯置于反应瓶中,并向反应瓶滴加,N,N-二甲基甲酰胺,待完全溶解后,再向反应瓶中滴加碳酸氢钠,在75℃下反应,反应10h,利用无水乙醚洗涤,并抽真空干燥,得到物质A;
(2)聚合反应:
按重量份,将步骤(1)得到物质A、苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
实施例8
本发明实施例8提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯以及醛类物质;
所述醛类物质的结构为HCHO;
所述苯乙烯以及醛类物质的重量比为1:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
按重量份,将醛类物质、苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
实施例9
本发明实施例9提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯以及酯类物质;
所述酯类物质的结构为CH2=CHCOOCH3;
所述苯乙烯以及酯类物质的重量比为1:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
按重量份,将酯类物质、苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
实施例10
本发明实施例10提供的改性聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯以及丙烯;
所述苯乙烯以及丙烯的重量比为1:1;
所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
按重量份,丙烯以及苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
实施例11
本发明实施例11提供了未改性的聚苯乙烯树脂,其制备原料包括苯乙烯;
所述未改性的聚苯乙烯树脂的制备方法如下:
按重量份,及苯乙烯在氮气氛围下置于反应瓶中,再向反应瓶中加入偶氮二异丁腈,最后向反应瓶中滴加二甲基乙酰胺,将反应瓶密封好,置于磁力搅拌的油浴锅中,在95℃的条件下反应18h;再将所得聚合物用无水乙醚洗涤3次,抽真空、干燥即得改性聚苯乙烯树脂;
所述苯乙烯与偶氮二异丁腈的摩尔比为1:0.65;
所述苯乙烯与二甲基乙酰胺的重量比为1:10。
性能评估
1.透光率:通过WGT-S进行透光率测试;
2.吸水率:将实施例1~11所得的样品放在室温环境下风干,测其质量为m0,然后将其放于湿度为85%,温度为35℃的条件放置24h,再测其质量m1,计算出它们的吸水率:吸水率=(m1-m0)/m0×100%,结果见表1。
3.拉伸强度:拉伸强度按ISO527法,拉伸速度为50mm/min,结果见表1。
4.冲击强度:冲击强度按ISO179法(23℃),采用承德试验机厂XJJ-50型冲击试验机,结果见表1。
表1性能测试结果
由表1可知本发明得到的改性聚苯乙烯树脂,具有较好的冲击强度,有较好的韧性,避免其脆性断裂,延长了材料的使用周期;还具有较高的透光率,利于其作为透明部件的使用;此外,该改性聚苯乙烯树脂在温差较大条件下不会产生较大雾气,进而扩大了聚苯乙烯树脂的使用范围以及使用周期,可能因为改性的聚苯乙烯有较高的吸收率。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明,并非用来限定本发明的保护范围。所属本技术领域的技术人员在上述技术方案的基础上所作的修改或补充或采用类似的方式替换,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种改性聚苯乙烯树脂,其特征在于,制备原料包括苯乙烯、酯类物质以及醛类物质;其中,酯类物质含有双键。
2.根据权利要求1所述改性聚苯乙烯树脂,其特征在于,酯类物质的结构为CH2=CHCOO(CH2)nCH3,n为0~7的整数。
3.根据权利要求1所述改性聚苯乙烯树脂,其特征在于,酯类物质的结构为CH3COO(CH2)mCH=CHCOO(CH2)pCH3,m、p分别为0~7的整数,且m≠p。
4.根据权利要求1所述改性聚苯乙烯树脂,其特征在于,醛类物质的结构为HCHO。
5.根据权利要求1所述改性聚苯乙烯树脂,其特征在于,醛类物质的结构为CH3(CH2)qCHO,q为0~6的整数。
6.根据权利要求1所述改性聚苯乙烯树脂,其特征在于,苯乙烯、酯类物质以及醛类物质的重量比为1:(0.2~0.95):(0.8~1.3)。
7.根据权利要求1~6任一项所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法,其特征在于,包括醛类物质与酯类物质的反应以及聚合反应两个步骤。
8.根据权利要求7所述改性聚苯乙烯树脂的制备方法,其特征在于,醛类物质与酯类物质的反应过程中的原料包括碳酸氢钠。
9.一种含有如权利要求1~6任一项所述改性聚苯乙烯树脂的透明产品。
10.根据权利要求9所述透明产品的应用,其特征在于,所述透明产品可作为扩散板或导光板。
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Citations (3)
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2018
- 2018-12-20 CN CN201811559539.5A patent/CN109575174A/zh active Pending
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190405 |
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