CN111393760B - 一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法 - Google Patents

一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于塑料领域,涉及塑料合金领域,具体涉及一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,包括如下步骤:步骤1,将聚苯乙烯加入至甲苯中搅拌均匀,恒温减压蒸馏至少量结晶析出,冷却过滤后得到饱和聚苯乙烯甲苯液;步骤2,将乙烯‑醋酸乙烯共聚物乳液加入至饱和聚苯乙烯甲苯液中低温搅拌均匀,得到饱和聚苯乙烯混合液;步骤3,将苯基三氯硅烷加入至饱和聚苯乙烯混合液中低温超声分散20‑50min,然后过滤不溶物得到混合甲苯液;步骤4,将混合甲苯液放入模具中恒温蒸发,形成粘稠状颗粒,然后放置密封反应釜中通气反应2‑5h,得到预制粒料;步骤5,将预制粒料恒温烧结30‑60min,得到合金粒料。

Description

一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法
技术领域
本发明属于塑料领域,涉及塑料合金领域,具体涉及一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法。
背景技术
目前聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。它是一种无色透明的热塑性塑料,具有高于100℃的玻璃转化温度,因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器,以及一次性泡沫饭盒等。聚苯乙烯为头尾结构,主链为饱和碳链,侧基为共轭苯环,使分子结构不规整,增大了分子的刚性,使PS成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在,PS具有较高的Tg(80-105℃),所以在室温下是透明而坚硬的,由于分子链的刚性,易引起应力开裂。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明提供一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,解决了聚苯乙烯易开裂,耐候性差的问题,利用苯基硅树脂作为立体框架结构,以乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液为内增塑剂和粘合剂,提升了拉伸强度和冲击强度,同时也有效的提升耐老化性能。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:
一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,包括如下步骤:
步骤1,将聚苯乙烯加入至甲苯中搅拌均匀,恒温减压蒸馏至少量结晶析出,冷却过滤后得到饱和聚苯乙烯甲苯液;
步骤2,将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液加入至饱和聚苯乙烯甲苯液中低温搅拌均匀,得到饱和聚苯乙烯混合液
步骤3,将苯基三氯硅烷加入至饱和聚苯乙烯混合液中低温超声分散20-50min,然后过滤不溶物得到混合甲苯液;
步骤4,将混合甲苯液放入模具中恒温蒸发,形成粘稠状颗粒,然后放置密封反应釜中通气反应2-5h,得到预制粒料;
步骤5,将预制粒料恒温烧结30-60min,得到合金粒料。
所述步骤1中的聚苯乙烯在甲苯中的100-200g/L,搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min,恒温减压蒸馏的温度为110-120℃,压力为大气压的80-90%,甲苯对聚苯乙烯具有溶解性,能够形成缓慢的溶解,在搅拌过程中将聚苯乙烯完全溶解在甲苯中,基于聚苯乙烯的溶解难度,可以适当提升溶解的温度来实现快速溶解;减压蒸馏的方式将部分甲苯转化为甲苯蒸汽,直至析出少量结晶,此时析出的晶体为聚苯乙烯晶体,过滤后得到饱和的聚苯乙烯甲苯液。
所述步骤2中的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的加入量是聚苯乙烯质量的10-20%,所述低温搅拌的搅拌速度为1000-2000r/min,温度为10-20℃,乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液在甲苯中具有良好的溶解性,能够快速溶解,并均匀分散。
所述步骤3中的苯基三氯硅烷的加入量是聚苯乙烯质量的60-80%,所述低温超声分散的温度为5-10℃,超声频率为100-120kHz,苯基三氯硅烷在甲苯中具有一定的溶解性,通过低温超声的方式将苯基三氯硅烷均匀分撒至整个饱和聚苯乙烯混合液中,形成均匀分散,此时已乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液柔韧性,能够起到内增塑效果,确保苯基三氯硅烷与混合液充分混合,形成均匀混合的甲苯液。
所述步骤4中的恒温蒸发的温度为120-130℃,所述通气反应的气体为含有水蒸气的气体,水蒸气的体积含量为20-40%,温度为40-70℃,通气速度为10-80mL/min,恒温蒸发过程中,将甲苯混合液中的甲苯溶剂转为甲苯蒸汽,形成较为稳定的粘稠颗粒,此时的乙烯-醋酸乙烯聚共聚物乳液作为粘黏剂将聚苯乙烯粘附,同时聚苯乙烯转化为晶体颗粒状,并粘附在一起,该结构体系中大量掺杂有苯基三氯硅烷;通气反应过程中,水蒸气进入至粘稠状颗粒内,并与苯基三氯硅烷形成水解反应,并在反应过程中转化为苯基硅树脂,产生的氯化氢直接转化为气体排出,形成预制颗粒。
所述步骤5中的恒温烧结的温度为200-220℃,将残留的苯基三氯硅烷去除,同时将残留的甲苯和水蒸气快速去除,形成高强度硬质塑料合金粒料。
从以上描述可以看出,本发明具备以下优点:
1.本发明解决了聚苯乙烯易开裂,耐候性差的问题,利用苯基硅树脂作为立体框架结构,以乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液为内增塑剂和粘合剂,提升了拉伸强度和冲击强度,同时也有效的提升耐老化性能。
2.本发明有效的控制了结晶反应,实现了颗粒的溶解与结晶,快速转化为胶粒,并且作为溶剂的甲苯经回收利用后可以循环使用,大大减轻了环保压力,降低了成本。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明,但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1,将聚苯乙烯加入至甲苯中搅拌均匀,恒温减压蒸馏至少量结晶析出,冷却过滤后得到饱和聚苯乙烯甲苯液;
步骤2,将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液加入至饱和聚苯乙烯甲苯液中低温搅拌均匀,得到饱和聚苯乙烯混合液
步骤3,将苯基三氯硅烷加入至饱和聚苯乙烯混合液中低温超声分散20min,然后过滤不溶物得到混合甲苯液;
步骤4,将混合甲苯液放入模具中恒温蒸发,形成粘稠状颗粒,然后放置密封反应釜中通气反应2h,得到预制粒料;
步骤5,将预制粒料恒温烧结30min,得到合金粒料。
所述步骤1中的聚苯乙烯在甲苯中的100g/L,搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min,恒温减压蒸馏的温度为110℃,压力为大气压的80%。
所述步骤2中的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的加入量是聚苯乙烯质量的10%,所述低温搅拌的搅拌速度为1000r/min,温度为10℃。
所述步骤3中的苯基三氯硅烷的加入量是聚苯乙烯质量的60%,所述低温超声分散的温度为5℃,超声频率为100kHz。
所述步骤4中的恒温蒸发的温度为120℃,所述通气反应的气体为含有水蒸气的气体,水蒸气的体积含量为20%,温度为40℃,通气速度为10mL/min。
所述步骤5中的恒温烧结的温度为200℃。
实施例2
一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1,将聚苯乙烯加入至甲苯中搅拌均匀,恒温减压蒸馏至少量结晶析出,冷却过滤后得到饱和聚苯乙烯甲苯液;
步骤2,将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液加入至饱和聚苯乙烯甲苯液中低温搅拌均匀,得到饱和聚苯乙烯混合液
步骤3,将苯基三氯硅烷加入至饱和聚苯乙烯混合液中低温超声分散50min,然后过滤不溶物得到混合甲苯液;
步骤4,将混合甲苯液放入模具中恒温蒸发,形成粘稠状颗粒,然后放置密封反应釜中通气反应5h,得到预制粒料;
步骤5,将预制粒料恒温烧结60min,得到合金粒料。
所述步骤1中的聚苯乙烯在甲苯中的200g/L,搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min,恒温减压蒸馏的温度为120℃,压力为大气压的90%。
所述步骤2中的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的加入量是聚苯乙烯质量的20%,所述低温搅拌的搅拌速度为2000r/min,温度为20℃。
所述步骤3中的苯基三氯硅烷的加入量是聚苯乙烯质量的80%,所述低温超声分散的温度为10℃,超声频率为120kHz。
所述步骤4中的恒温蒸发的温度为130℃,所述通气反应的气体为含有水蒸气的气体,水蒸气的体积含量为40%,温度为70℃,通气速度为80mL/min。
所述步骤5中的恒温烧结的温度为220℃。
实施例3
一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1,将聚苯乙烯加入至甲苯中搅拌均匀,恒温减压蒸馏至少量结晶析出,冷却过滤后得到饱和聚苯乙烯甲苯液;
步骤2,将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液加入至饱和聚苯乙烯甲苯液中低温搅拌均匀,得到饱和聚苯乙烯混合液
步骤3,将苯基三氯硅烷加入至饱和聚苯乙烯混合液中低温超声分散40min,然后过滤不溶物得到混合甲苯液;
步骤4,将混合甲苯液放入模具中恒温蒸发,形成粘稠状颗粒,然后放置密封反应釜中通气反应4h,得到预制粒料;
步骤5,将预制粒料恒温烧结50min,得到合金粒料。
所述步骤1中的聚苯乙烯在甲苯中的150g/L,搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min,恒温减压蒸馏的温度为115℃,压力为大气压的85%。
所述步骤2中的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的加入量是聚苯乙烯质量的15%,所述低温搅拌的搅拌速度为1500r/min,温度为15℃。
所述步骤3中的苯基三氯硅烷的加入量是聚苯乙烯质量的70%,所述低温超声分散的温度为8℃,超声频率为110kHz。
所述步骤4中的恒温蒸发的温度为125℃,所述通气反应的气体为含有水蒸气的气体,水蒸气的体积含量为30%,温度为60℃,通气速度为50mL/min。
所述步骤5中的恒温烧结的温度为210℃。
性能检测
Figure BDA0002461048550000051
综上所述,本发明具有以下优点:
1.本发明解决了聚苯乙烯易开裂,耐候性差的问题,利用苯基硅树脂作为立体框架结构,以乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液为内增塑剂和粘合剂,提升了拉伸强度和冲击强度,同时也有效的提升耐老化性能。
2.本发明有效的控制了结晶反应,实现了颗粒的溶解与结晶,快速转化为胶粒,并且作为溶剂的甲苯经回收利用后可以循环使用,大大减轻了环保压力,降低了成本。
可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高强度硬质塑料合金粒料的制备方法, 其特征在于:包括如下步骤:
步骤1, 将聚苯乙烯加入至甲苯中搅拌均匀, 恒温减压蒸馏至少量结晶析出, 冷却过滤后得到饱和聚苯乙烯甲苯液,聚苯乙烯在甲苯中浓度为100-200g/L;
步骤2, 将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液加入至饱和聚苯乙烯甲苯液中低温搅拌均匀,得到饱和聚苯乙烯混合液;乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的加入量是聚苯乙烯质量的10-20%;
步骤3, 将苯基三氯硅烷加入至饱和聚苯乙烯混合液中低温超声分散20-50min, 然后过滤不溶物得到混合甲苯液;苯基三氯硅烷的加入量是聚苯乙烯质量的60-80%;
步骤4, 将混合甲苯液放入模具中恒温蒸发, 形成粘稠状颗粒, 然后放置密封反应釜中通气反应2-5h, 得到预制粒料;恒温蒸发的温度为120-130℃,所述通气反应的气体为含有水蒸气的气体,水蒸气的体积含量为20-40%,温度为40-70℃,通气速度为10-80mL/min;
步骤5, 将预制粒料恒温烧结30-60min, 恒温烧结的温度为200-220℃;得到合金粒料。
2.根据权利要求1所述的高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,其特征在于:所述步骤1中的搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min, 恒温减压蒸馏的温度为110-120℃,压力为大气压的80-90%。
3.根据权利要求1所述的高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,其特征在于:所述步骤2中的低温搅拌的搅拌速度为1000-2000r/min,温度为10-20℃。
4.根据权利要求1所述的高强度硬质塑料合金粒料的制备方法,其特征在于:所述步骤3中的低温超声分散的温度为5-10℃,超声频率为100-120kHz。
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