CN109627620A - 一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料、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、耐光老化聚苯乙烯复合材料、制备方法及其应用，其耐低温、耐光老化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；氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物：15‑30份；苯乙烯‑马来酸酐共聚物：2‑10份；光稳定剂：0.1‑3份；加工助剂：0.2‑1.0份；所述的聚甲基丙烯酸甲酯，熔体流动速率为2‑18g/10min(230℃，3.8kg)。本发明通过添加耐光老化材料提升了复合材料的耐光老化性能，通过添加相容剂，改善了聚苯乙烯和耐光老化材料的相容性，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，适用于健身器材外壳、户外渔具配件等场合。

Description

一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料、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。聚苯乙烯增韧后为抗冲聚苯乙烯，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，并且由于聚苯乙烯的常规增韧剂含有不饱和双键结构，易发生光老化，发生变色现象、韧性降低幅度较大。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。户外灯具、器材外壳、护栏外壳等应用场合需要材料同时具备耐低温及耐光老化性能。
将两种材料复合，利用两者的优势，成为一个研究的方向。但是，聚苯乙烯的溶解度参数为(17.3-18.6)(J/cm3)0.5，聚甲基丙烯酸甲酯溶解度参数为(18.9-19.4)(J/cm3)0.5。一般认为，聚苯乙烯为非极性材料，聚甲基丙烯酸甲酯为极性材料，两者为非相容体系，直接共混造粒，材料相态不均匀，性能很差。
中国专利CN101486824B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，开发一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料符合市场需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种耐低温、耐光老化苯乙烯复合材料、制备方法及其应用，通过添加相容剂，改善聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的相容性，制备出耐低温、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；氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：15-30份；苯乙烯-马来酸酐共聚物：2-10份；光稳定剂：0.1-3份；加工助剂：0.2-1.0份；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，所述的聚苯乙烯，熔体流动速率为2-10g/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10-18g/10min(230℃，3.8kg)。
优选的，氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，其中苯乙烯质量含量为30％。
优选的，苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐质量含量为23-27％。
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190-230℃。
一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料应用，上述的耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料应用于户外器材外壳；优选的，户外器材外壳包括健身器材外壳、户外渔具配件。
相对于现有技术，本发明所述的一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料、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。
作用原理
1、通过加入适当润滑剂，改善复合材料整体的流变特性，从而优化材料的表观效果；
2、通过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；并与光稳定剂羟基二苯甲酮、羟基苯并三唑、受阻胺、二氧化钛的紫外吸收或/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，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，有利于获得良好的低温性能；
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(SEBS)作为增韧剂，此种增韧剂为饱和型，与整体配方配合，选取苯乙烯的含量为30％的种类，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：CP-51A，路彩特；
氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：SEBS 9901，李长荣。
苯乙烯-马来酸酐共聚物：SMA 725，上海华雯。
光稳定剂：市售二苯甲酮类光稳定剂。
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80-100℃，二区温度180-200℃，三区温度190-210℃，四区温度200-220℃，五区温度200-220℃，六区温度210-230℃，七区温度210-230℃，八区温度200-220℃，九区温度190-210℃，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(重量份数/单位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
所述的实施例与对比例1相比添加了苯乙烯-马来酸酐共聚物作为相容剂，实施例1-4的悬臂梁缺口冲击强度在常温和低温情况下，均明显得到提升。
所述的实施例与对比例2相比添加了聚甲基丙烯酸甲酯，实施例1-4的氙灯加速老化色差更低。
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 (9)

1.一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料，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；氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：15-30份；苯乙烯-马来酸酐共聚物：2-10份；光稳定剂：0.1-3份；加工助剂：0.2-1.0份；所述的聚甲基丙烯酸甲酯，熔体流动速率为2-18g/10min(230℃，3.8kg)。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料，其特征在于：所述的聚苯乙烯，熔体流动速率为2-10g/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10-18g/10min(230℃，3.8kg)。
4.权利要求1所述的一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料，其特征在于：氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，其中苯乙烯质量含量为30％。
5.根据权利要求1所述的一种耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料，其特征在于：苯乙烯-马来酸酐共聚物中马来酸酐质量含量为23-27％。
6.一种根据权利要求1所述的耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料，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。
7.一种根据权利要求1所述的耐低温、耐光老化聚苯乙烯复合材料，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。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的耐低温、耐光老化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190-230℃。
9.一种根据权利要求1-7任一项所述的耐低温、耐光老化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，户外器材外壳包括健身器材外壳、户外渔具配件。
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