CN109575460A - 一种聚苯乙烯复合材料、制备方法及其评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚苯乙烯复合材料、制备方法及其评价方法，其聚苯乙烯材料包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：50‑85份、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物：15‑30份、马来酸酐接枝聚乙烯：2‑10、乙烯和丁烯的共聚单体聚合物：5‑20份、润滑剂：0.2‑1份。本发明通过添加增韧剂和增韧协效剂，提高了复合材料的冲击性能，且通过低温多轴冲击强度性能测试，全面进行表征，提高材料使用的安全性能。

Description

一种聚苯乙烯复合材料、制备方法及其评价方法
技术领域
本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种聚苯乙烯复合材料、制备方法及其评价方法。
背景技术
聚苯乙烯(PS)为通用塑料的第三大品种，它具有透明、成型性好、刚性好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，在包装、电子、建筑、汽车家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用。但聚苯乙烯较脆，冲击强度低。因而增加其韧性一直是PS改性的重要课题。
然而，现有技术中公开的聚苯乙烯组合物存在延展性较低的特点，且聚苯乙烯复合材料也没有获得令人满意的冲击韧性和良好的延展性能的综合。并且，这些现有技术单纯使用悬臂梁或简支梁缺口冲击强度来评价冲击性能，但是缺口冲击强度在某种程度上能够评价冲击性能，但是不能体现制件的安全性能。单一的缺口冲击强度不能更能全面的表征塑料的韧性。
综上所述，为满足高性能材料需求，研究开发出满足多种冲击测试的聚苯乙烯复合材料，以实现材料满足冲击性能和安全性能的多种要求，以应用于更广阔的市场。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种聚苯乙烯复合材料、制备方法及其评价方法，通过添加增韧剂和增韧协效剂，提高了复合材料的冲击性能，且通过低温多轴冲击强度性能测试，全面进行表征，提高材料使用的安全性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种聚苯乙烯复合材料，括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：50-85份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：15-30份、马来酸酐接枝聚乙烯：2-10、乙烯和丁烯的共聚单体聚合物：5-20份、润滑剂：0.2-1份。
优选的，包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：60-80份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：15-20份、马来酸酐接枝聚乙烯：2-5、乙烯和丁烯的共聚单体聚合物：10-15份、润滑剂：0.2-1份。
优选的，所述聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，熔体流动速率为3-6g/10min(200℃，5kg),且悬臂梁缺口冲击强度>9kJ/m2。
优选的，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，聚丁二烯嵌段物质量含量为70％。
优选的，所述马来酸酐接枝聚乙烯中马来酸酐的接枝率为(30-60％)。
优选的，所述乙烯和丁烯的共聚单体聚合物中，乙烯含量为80-95wt％，丁烯的共聚单体为5-20wt％。
优选的，所述丁烯的共聚单体密度为0.902g/cm3，熔体流动速率在190℃、2.16kg的条件下为0.5g/10min。
优选的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
一种聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将原料均匀混合，从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒，得到组合物聚苯乙烯复合材料；优选的，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融温度为80-240℃，主机转速500-700转/分钟。
一种评价聚苯乙烯复合材料性能的方法，采用低温多轴冲击强度测试方法进行性能评价。
一种评价聚苯乙烯复合材料性能的方法，采用低温多轴冲击强度测试方法进行性能评价。
相对于现有技术，本发明所述的一种聚苯乙烯复合材料、制备方法及其评价方法具有以下优势：
(1)本发明的聚苯乙烯复合材料满足冲击韧性和延展性综合性能高；
(2)且通过多种性能测试进行评价，满足低温多轴冲击强度的韧性要求。
作用原理分析：
在聚苯乙烯原料中添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物作为增韧剂，提高整体的冲击韧性和延展性能；增韧协效剂采用乙烯与丁烯的共聚单体聚合物，使增韧剂分散的更加均匀细化，实现满足低温多轴冲击强度的韧性要求。
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。
测试方法
(1)拉伸强度/断裂伸长率：按ISO527测试；速度为50mm/min；
(2)悬臂梁缺口冲击强度：按ISO180测试；
(3)弯曲模量：按ISO178测试，速度为2mm/min；
(4)密度：按ISO1183测试；
(5)熔体流动速率(MFR)：按ISO1133测试，条件230℃，2.16Kg；
(6)多轴冲击强度：按ASTM D3763测试，冲击速度为6.6m/s，冲击头直径为12.7mm，支撑圈直径为76.2mm。
实施例1-4，对比例1-2，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、造粒后得到聚苯乙烯组合物。挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度80-100℃，二区温度150-170℃，三区温度150-170，四区温度150-170℃，五区温度170-190℃，六区温度170-190℃，七区温度170-190℃，八区温度170-190℃，九区温度190-200℃，主机转速500-700转/分钟。
将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。
聚苯乙烯：雅仕德，HIPS MA5210；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：巴陵石化，SBS YH-792；
马来酸酐接枝聚乙烯：马来酸酐的接枝率为50％；
乙烯和丁烯共聚单体聚合物：乙烯含量为80wt％，丁烯的共聚单体为20wt％，丁烯的共聚单体密度为0.902g/cm3，熔体流动速率在190℃、2.16kg的条件下为0.5g/10min。
润滑剂：兰化公司EBS。
表1实施例和对比例的改性聚苯乙烯材料的原料配方(按质量份数/kg)
表2实施例和对比例的改性聚苯乙烯材料的测试数据
由产品测试结果可以看出：对比例1和对比例3未添加乙烯和丁烯共聚单体聚合物，相对于实施例1-4以及对比例2其断裂伸长率明显下降，证明乙烯和丁烯共聚单体聚合物作为增韧协效剂对聚苯乙烯复合材料的延展性的提高具有促进作用；
对比例1、对比例2和对比例3相对于实施例1-4，其低温多轴冲击性能下降，证明乙烯和丁烯共聚单体聚合物作为增韧协效剂和马来酸酐接枝聚乙烯作为相容剂共同影响其增韧剂的分散性和界面强度，进而影响制件的安全性能；在韧性和延展性能协调结合时，其低温多轴冲击性能是一种评价安全性能的标准。
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 (10)

1.一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：50-85份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：15-30份、马来酸酐接枝聚乙烯：2-10、乙烯和丁烯的共聚单体聚合物：5-20份、润滑剂：0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：包括如下重量份数的组分：聚苯乙烯：60-80份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：15-20份、马来酸酐接枝聚乙烯：2-5、乙烯和丁烯的共聚单体聚合物：10-15份、润滑剂：0.2-1份。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯，熔体流动速率为3-6g/10min(200℃，5kg),且悬臂梁缺口冲击强度>9kJ/m2。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，聚丁二烯嵌段物质量含量为70％。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚乙烯中马来酸酐的接枝率为(30-60％)。
6.根据权利要求5所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述乙烯和丁烯的共聚单体聚合物中，乙烯含量为80-95wt％，丁烯的共聚单体为5-20wt％。
7.根据权利要求6所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述丁烯的共聚单体密度为0.902g/cm3，熔体流动速率在190℃、2.16kg的条件下为0.5g/10min。
8.根据权利要求1所述的一种聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的聚苯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将原料均匀混合，从挤出机的主喂料口喂入，原料在挤出机中熔融、挤出、造粒，得到组合物聚苯乙烯复合材料；优选的，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融温度为80-240℃，主机转速500-700转/分钟。
10.一种评价如权利要求1-8任一项所述的聚苯乙烯复合材料性能的方法，其特征在于：采用低温多轴冲击强度测试方法进行性能评价。
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