CN110540671A - 一种改性hips复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性HIPS复合材料的制备方法，该方法包括：制备HIPS预制材料，注塑成型；将材料放入聚乙烯醇溶液中，加入硫酸亚铁铵；浸泡后，取出材料，用紫外线灯照射；用丙酮清洗后，将材料浸入蒸馏水中，滴加3‑(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；滴加乙二胺，升温，反应，清洗，得到一种改性HIPS复合材料。本发明通过乙烯醇、3‑(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙二胺的紫外交联改性对HIPS预制材料的表面进行处理，得到一种表面亲水的改性HIPS复合材料，该材料具有防雾、疏油、抗静电性能等优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料的改性领域，更具体的说是涉及一种改性HIPS复合材料的制备方法。
背景技术
聚苯乙烯具有优良的成型性、刚性、透明性、低吸湿性等优点，高抗冲聚苯乙烯即HIPS是在PS中掺入少量弹性体后制备而得，HIPS材料克服了聚苯乙烯材料韧性低的缺点，被广泛应用于电子、汽车内饰、家电等领域。但是普通HIPS材料的表面电阻很高，易摩擦起电，滞留在材料表面的静电难以除去，容易吸附灰尘，严重时甚至易产生火花，存在较大安全隐患。并且，HIPS材料因其半透明性，常被用作外观装饰件，如冰箱储物盒、电器后盖等。在使用过程中其容易粘附油污，在高湿、温度变化等情况下表面易起雾，影响产品的使用效果。
因此，结合上述问题，市场迫切需求一种具有防雾、疏油、抗静电等优点的改性HIPS材料，提供一种改性HIPS复合材料的制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种改性HIPS复合材料的制备方法，本发明通过乙烯醇、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和乙二胺的紫外交联改性对HIPS预制材料的表面进行处理，得到一种表面亲水的改性HIPS复合材料，该材料具有防雾、疏油、抗静电性能等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种改性HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1，制备HIPS预制材料，注塑成型；
S2，将步骤S1所得成型的预制材料，放入1-3wt％的聚乙烯醇溶液中，向溶液中加入硫酸亚铁铵；
S3，浸泡溶液10-30min，取出材料，用1kW的紫外线灯照射材料30-50min；
S4，用丙酮清洗步骤S3所得的材料2-3次，将材料浸入蒸馏水中，滴加3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应12-24h；
S5，向步骤S4所得的溶液中滴加乙二胺，升温至75-85℃，反应2-5h，取出材料用蒸馏水清洗，得到一种改性HIPS复合材料。
优选的，所述步骤S1中成型的预制材料与聚乙烯醇溶液的重量比为1:0.5-1.5，所述硫酸亚铁铵的用量为每1L聚乙烯醇溶液中加入0.5-1g硫酸亚铁铵。
优选的，所述步骤S4中每10cm2表面积的材料使用1-2mL的3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的。
优选的，所述步骤S5中每10cm2表面积的材料使用2-5ml的乙二胺。
一种制备HIPS预制材料的方法，包括如下步骤：
按重量配比称取组分原料；将各组分原料放入高混机中混合3-10min；用双螺杆挤出机对混合均匀的物料熔融挤出、造粒；选用的双螺杆挤出机的长径比为32-48，螺筒各分区的温度为180-240℃，螺杆转速为300-500r/min，压力为10-20MPa。
优选的，所述组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
优选的，所述HIPS树脂的数均分子量为6-15万，熔融指数为2-4.5g/10min。
优选的，所述HIPS-g-MA为高抗冲聚苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。
优选的，所述光稳剂为苯酮、二甲苯酮类、苯并三唑类、受阻胺类中的一种或多种混合物。
优选的，所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类、硫代硫酸酯类中的一种或多种混合物。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种混合物。
优选的，所述加工助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、石蜡、白矿油、α-甲基苯乙烯中的一种或多种混合物。
通过采用上述优选方案，本发明的有益效果在于：本发明制备的一种改性HIPS复合材料的制备方法，通过共混改性使高抗冲聚苯乙烯接枝马来酸酐均匀分散于基体材料中，暴露的C＝O键与聚乙烯醇在紫外线条件下进行接枝反应，后聚乙烯醇的羟基键与3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷进行硅氧烷化反应，并高温交联，以上系列反应使得HIPS材料表面富含硅氧烷、羟基和亚氨基，硅氧烷的存在能降低材料表面的水接触角，防止形成较大水滴的同时，还能提高油滴的表面接触角，从而达到防雾、疏油的效果。而极性基团羟基和亚氨基的存在可吸附空气中的水分子，在表面形成水汽膜，配合小的水接触角，达到较好的抗静电效果。
更进一步的，本发明具有防雾、疏油、抗静电效果的改性HIPS复合材料有别于传统改性手段，从基材上进行化学接枝、交联反应，不会存在传统助剂析出、磨耗后失效的情况，从而达到长久的防雾、疏油、抗静电效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例1公开了一种改性HIPS复合材料的制备方法，采用的技术方案如下：
一种改性HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备HIPS预制材料，注塑成型；
其中预制材料的组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
将各组分在高混机中混合7min；用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：双螺杆挤出机长径比为38，螺筒各分区温度为180-240℃，螺杆转速为420r/min，压力为15MPa；
将上述制备的HIPS预制材料注塑成样品表面积为20cm2的薄片，放入质量2L浓度为2wt％的聚乙烯醇溶液中，加入1.6g硫酸亚铁铵；
样品浸泡入溶液20min后，1kW的紫外线灯照射40min；
取出样品，用丙酮洗净；
上述处理的样品浸入蒸馏水中，滴加3ml的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应18小时；随后滴加6ml乙二胺于上述溶液中，放入80℃烘箱中反应3h，蒸馏水洗净即得到改性HIPS复合材料。
实施例2：
本发明实施例2公开了一种改性HIPS复合材料的制备方法，采用的技术方案如下：
一种改性HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备HIPS预制材料，注塑成型；
其中预制材料的组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
将各组分在高混机中混合5min；用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：双螺杆挤出机长径比为42，螺筒各分区温度为180-240℃，螺杆转速为380r/min，压力为12MPa。
对HIPS材料进行表面改性，方法如下：
将上述制备的HIPS预制材料注塑成样品表面积为40cm2的薄片，放入4L质量浓度为1.5wt％的聚乙烯醇溶液中，加入2.8g硫酸亚铁铵；
样品浸泡入溶液15min后，1kW的紫外线灯照射35min；
取出样品，用丙酮洗净；
上述处理的样品浸入蒸馏水中，滴加4.8ml的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应16h；随后滴加16ml乙二胺于上述溶液中，放入78℃烘箱中反应4h，蒸馏水洗净即得到改性HIPS复合材料。
实施例3：
本发明实施例3公开了一种改性HIPS复合材料的制备方法，采用的技术方案如下：
一种改性HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备HIPS预制材料，注塑成型；
其中预制材料的组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
将各组分在高混机中混合8min；用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：双螺杆挤出机长径比为46，螺筒各分区温度为180-240℃，螺杆转速为450r/min，压力为18MPa。
对HIPS材料进行表面改性，方法如下：
将上述制备的HIPS预制材料注塑成样品表面积为10cm2的薄片，放入2L质量浓度为2.5wt％的聚乙烯醇溶液中，加入1.2g硫酸亚铁铵；
样品浸泡入溶液25min后，1kW的紫外线灯照射45min；
取出样品，用丙酮洗净；
上述处理的样品浸入蒸馏水中，滴加1.8ml的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应20h；随后滴加3.5ml乙二胺于上述溶液中，放入82℃烘箱中反应4h，蒸馏水洗净即得到改性HIPS复合材料。
实施例4：
本发明实施例4公开了一种改性HIPS复合材料的制备方法，采用的技术方案如下：
一种改性HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备HIPS预制材料，注塑成型；
其中预制材料的组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
HIPS树脂96.3％
HIPS-g-MA 2％
光稳剂0.5％
抗氧剂0.2％
偶联剂0.5％
加工助剂0.5％
将各组分在高混机中混合3min；用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：双螺杆挤出机长径比为32，螺筒各分区温度为180-240℃，螺杆转速为300r/min，压力为10 MPa。
对HIPS材料进行表面改性，方法如下：
将上述制备的HIPS预制材料注塑成样品表面积为30cm2的薄片，放入1L质量浓度为1wt％的聚乙烯醇溶液中，加入0.5g硫酸亚铁铵；
样品浸泡入溶液10min后，1kW的紫外线灯照射30min；
取出样品，用丙酮洗净；
上述处理的样品浸入蒸馏水中，滴加3ml的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应12h；随后滴加6ml乙二胺于上述溶液中，放入75℃烘箱中反应2h，蒸馏水洗净即得到改性HIPS复合材料。
实施例5：
本发明实施例5公开了一种改性HIPS复合材料的制备方法，采用的技术方案如下：
一种改性HIPS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备HIPS预制材料，注塑成型；
其中预制材料的组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
将各组分在高混机中混合10min；用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：双螺杆挤出机长径比为48，螺筒各分区温度为180-240℃，螺杆转速为500r/min，压力为20MPa。
对HIPS材料进行表面改性，方法如下：
将上述制备的HIPS预制材料注塑成样品表面积为40cm2的薄片，放入5L质量浓度为3wt％的聚乙烯醇溶液中，加入5g硫酸亚铁铵；
样品浸泡入溶液30min后，1kW的紫外线灯照射50min；
取出样品，用丙酮洗净；
上述处理的样品浸入蒸馏水中，滴加8ml的3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应24h；随后滴加20ml乙二胺于上述溶液中，放入85℃烘箱中反应5h，蒸馏水洗净即得到改性HIPS复合材料。
实施例6：
本发明实施例6为了进一步证明本发明技术方案的有益效果，对本发明实施例1-5制备出的改性HIPS复合材料进行实验检测，检测结果如下。
(1)水接触角测试：
将改性HIPS复合材料样片放置于水平台上，分别在样品3处不同位置滴加2μL水滴、油滴，从三个不同角度(0℃、30℃、60℃)对液滴进行拍照，利用Young–Laplace方法，计算液滴的表面接触角：
(2)防雾测试:
将实施例1-5制备的改性HIPS复合材料制成厚度为2mm，尺寸30*40mm的样板，其中一侧暴露在超生加湿器的水雾环境下5min后，目视观察每个样板的表面起雾情况：
(3)抗静电测试：
用IEC 60093标准对实施例1-5制备的改性HIPS复合材料进行表面电阻率测试，结果如下：
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种改性HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，制备HIPS预制材料，注塑成型；
S2，将步骤S1所得成型的预制材料，放入1-3wt％的聚乙烯醇溶液中，向溶液中加入硫酸亚铁铵；
S3，浸泡溶液10-30min，取出材料，用1kW的紫外线灯照射材料30-50min；
S4，用丙酮清洗步骤S3所得的材料2-3次，将材料浸入蒸馏水中，滴加3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，硅氧烷化反应12-24h；
S5，向步骤S4所得的溶液中滴加乙二胺，升温至75-85℃，反应2-5h，取出材料用蒸馏水清洗，得到一种改性HIPS复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种改性HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中成型的预制材料与聚乙烯醇溶液的重量比为1:0.5-1.5，所述硫酸亚铁铵的用量为每1L聚乙烯醇溶液中加入0.5-1g硫酸亚铁铵。
3.根据权利要求1所述的一种改性HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中每10cm2表面积的材料使用1-2mL的3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的。
4.根据权利要求1所述的一种改性HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中每10cm2表面积的材料使用2-5ml的乙二胺。
5.根据权利要求1所述的一种改性HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1制备HIPS预制材料的方法，包括如下步骤：
按重量配比称取组分原料；将各组分原料放入高混机中混合3-10min；用双螺杆挤出机对混合均匀的物料熔融挤出、造粒；选用的双螺杆挤出机的长径比为32-48，螺筒各分区的温度为180-240℃，螺杆转速为300-500r/min，压力为10-20MPa。
6.根据权利要求5所述的一种制备HIPS预制材料的方法，其特征在于，所述组分原料按重量百分比计，由以下原料组成：
7.根据权利要求6所述的一种HIPS预制材料，其特征在于，所述HIPS树脂的数均分子量为6-15万，熔融指数为2-4.5g/10min。
8.根据权利要求6所述的一种HIPS预制材料，其特征在于，所述HIPS-g-MA为高抗冲聚苯乙烯接枝马来酸酐共聚物。
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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 | ||
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Application publication date: 20191206 |