CN111925622A - 一种耐化学品性优异的hips复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐化学品优异的HIPS复合材料，包括如下重量份数的各组分：HIPS原料:85～95份；PBT:5‑15份；相容剂:0.5～3份；增韧剂：2‑4份；抗氧剂：0.1～1份；润滑剂：0.1～1份；相容剂为苯乙烯类单体共聚甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、高抗冲聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或者多种；其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量结合比为0.5～10wt％。此外，本发明还公开了一种耐化学品性优异的HIPS复合材料的制备方法。本发明所述的HIPS复合材料力学性能优异，耐化学品性好，成本较低，且制备方法具有工艺简单，便于大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐化学品优异的HIPS复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，家电行业的采购成本越来越高，许多家电企业为了降低采购成本，纷纷提出了各种降成本的方案。
目前，常用的材料包括HIPS以及ABS，其中，HIPS是指抗冲击性聚苯乙烯，是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品，而ABS是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。
因为HIPS的采购价格远远低于ABS，而且HIPS与ABS具有相同的缩水率，并且生产出来的塑料制件具有ABS的基本相同外观，因此在不需要修改注塑模具的情况下，可以直接用生产ABS制件的模具来生产HIPS的塑料制件。因此有不少厂家希望用HIPS取代ABS来生产塑料零件，以此来降低公司的采购成本。
虽然HIPS与ABS物性有一定的相似性，都可以运用在空调、洗衣机、冰箱、电动车、玩具及文具等领域。但是HIPS的耐溶剂性能差，当HIPS用于冰箱内衬和含油食品包装时，卤代烷与不饱和油脂能使它迅速开裂，失去强度。因此，耐环境应力开裂极大地限制了HIPS的应用范围。
通过对文献和专利的检索，与HIPS相关的专利及文献例如：公开号为CN106674854A，公开日为2017年5月17日，名称为“一种电视机后壳用HIPS复合材料及其制备方法”的中国专利文献公开了一种电视机中后壳用HIPS材料。该专利文献所公开的技术方案中，HIPS的重量百分比为48～70.9％，缺口冲击强度在60～73J/m，拉伸强度为35～42MPa，但是该复合材料的力学性能较差，耐化学品性不足。
基于此，为了克服现有技术的不足，期望获得一种复合材料，该复合材料力学性能较好，耐化学品性优异，其发生龟裂时间大于5分钟。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐化学品性优异的HIPS复合材料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提出了一种耐化学品性优异的HIPS复合材料，其包括如下重量份数的各组分：
HIPS原料:85～95份；
PBT:5-15份；
相容剂:0.5～3份；
增韧剂：2-4份；
抗氧剂：0.1～1份；
润滑剂：0.1～1份；
所述的相容剂为苯乙烯类单体共聚甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、高抗冲聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或者多种；
其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量结合比为0.5～10wt％。
需要说明的是，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量结合比是指甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量占所述相容剂的质量百分比。
表1列出了采用不同原材料数值的成本计算，计算数据依据的是2020年6月价格：
表1.
由表1可以看出，采用HIPS/PBT的混合配比的方案比纯采用ABS材料的方案，在采购成本价格低了近2000元/吨，也就是说，在家电市场已经低成本运行产品的基础上，若采用HIPS/PBT的混合配比的方案，可以在不降低材料性能的同事，又可以实现极大地降本，降本效益显著，对厂家和消费者都是有益处的。
此外，PBT作为一种结晶性饱和聚酯，其具有结晶快速，易成型的优点，并且其熔点高达225℃，因此，耐热性佳。此外，PBT还具有吸水率低，尺寸稳定性佳；摩擦系数低，耐磨耗；价格较低；耐化学品、溶剂、耐候性佳的优点。
因此，若是将HIPS与PBT进行共混,可获得一个综合性能较理想的制品。但是两者热力学不相容,导致共混物的性能差，因此，需要通过加入相容剂得到改善。
基于上述发现，本案发明人通过将与两组分都有相容性的共聚物加入到熔融共混物中,它们可均匀地分布在两相界面处,显著地降低共混物组分之间的界面张力,降低分散相区的尺寸,提高两相的粘合强度和共混材料的力学性能。
由此，本案发明人设计了上述配比的各组分，从而获得了一种耐化学品性优异的HIPS材料。
优选地，在本发明所述的HIPS复合材料中，所述HIPS为高抗冲HIPS，缺口冲击强度在100J/m以上。
优选地，在本发明所述的HIPS复合材料中，PBT的特性粘度0.7-1.3。所述特性粘度采用常用毛细管粘度计测得。
优选地，在本发明所述的HIPS复合材料中，增韧剂为核壳型丙烯酸酯类增韧剂。
进一步优选地，所述增韧剂为MBS，(所述MBS为甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯的三元共聚物)增韧剂。
优选地，在本发明所述的HIPS复合材料中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复合物。
优选地，在本发明所述的HIPS复合材料中，所述润滑剂为脂肪酸皂盐类、硅酮类、低分子蜡中的一种或多种。
优选地，在本发明所述的HIPS复合材料中，所述的HIPS复合材料发生龟裂时间大于5分钟。
此外，本发明还提出了一种上述的HIPS复合材料的应用，所述的HIPS复合材料用于家电。
另外，本发明还提出了一种上述的耐化学品性优异的HIPS复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1：称取各原料组分：；
步骤2：将步骤1称取的各组分混合均匀后加至双螺杆挤出机进行熔融，挤出造粒；
步骤3：将步骤2所获得的造粒干燥后获得HIPS复合材料。
优选地，在本发明所述的制备方法中，所述的熔融共混造粒温度为180～250℃，螺杆转速为180～600转/分，双螺杆长径比大于30。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
1、本发明采用PBT树脂来提高HIPS的耐化学品性，扩大了HIPS的使用范围，同时，PBT作为大宗产品，其成本低。
2、本发明采用特殊的相容剂来提高复合材料的相容性，解决了复合材料相容性差导致的物理化学性能差，充分发挥了复合材料中各自组分的优势。
3、本发明的制备方法，简便易行，易于工业化生产；该方法制备的产品性价比高，可广泛用于家电、汽车、电子电器复合材料改性等领域，具有十分广阔的应用前景和工业化价值。
4、本发明的复合材料力学性能较好，耐化学品性优异，其发生龟裂时间大于5分钟。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1-4及对比例1：
实施例1-4的耐化学性优异的HIPS复合材料及对比例1的对比复合材料采用如下步骤制得：
步骤1：按照表2称取重量份数的各组分；
步骤2：将步骤1称取的各组分混合均匀后加至双螺杆挤出机进行熔融，挤出造粒；
步骤3：将步骤2所获得的造粒干燥后获得HIPS复合材料。
本案各实施例的HIPS复合材料在步骤2中采用如下参数；熔融共混造粒的温度为180～250℃，螺杆转速为180～600转/分，双螺杆长径比大于30。
需要说明的是，实施例1-4在称取各组分重量时，依照以下重量份数进行称取：HIPS:85～95份；PBT:5-15份；相容剂:0.5～3份；增韧剂：2-4份；抗氧剂：0.1～1份；润滑剂：0.1～1份；所述的相容剂为苯乙烯类单体共聚甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、高抗冲聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或者多种；其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量结合比为0.5～10wt％。
其中，所述HIPS为高抗冲HIPS，缺口冲击强度在100J/m以上；所述PBT的特性粘度0.7-1.3；所述增韧剂为核壳型丙烯酸酯类增韧剂；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复合物；所述润滑剂为脂肪酸皂盐类、硅酮类、低分子蜡中的一种或多种。
表2.
效果验证：
将上述实施例和对比例进行拉伸强度、缺口冲击强度和耐化学品性的测试。拉伸强度按照ASTM D 638标准进行测试，缺口冲击强度按照ASTM D 256标准进行测试，耐化学品性测试的开裂时间是指拉伸样条放入乙醇混合溶液(体积比为1：1)后样条的开始断裂时间。
结果如表3所示：
表3.
由表3可以看出，各个实施例的HIPS材料的拉伸强度为30～35MPa,缺口冲击强度为118～135J/m,而对比例1中没有添加相容剂和增韧剂，因而出现分层现象，导致其复合材料的力学性能很差。对比例2中采用聚苯乙烯接枝马来酸酐当相容剂，没有增容作用。对比例3中HIPS含量较低，冲击较低。对比例4中PBT含量较低，耐化学品很差。对比例5中SG共聚物中GMA含量太高，反应太剧烈，交联程度太高，增容效果较差。
此外，进一步参考表3可以看出，在实施例1中，加了相容剂和增韧剂后，相容性很好，加工性能好，复合材料的力学性能有所提高，发生龟裂时间延长，而实施例2-4，随着PBT含量增加，拉伸强度增加，发生龟裂时间延长，由此说明实施例2-4的耐化学品性增加。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种耐化学品性优异的HIPS复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
HIPS原料:85～95份；
PBT:5-15份；
相容剂:0.5～3份；
增韧剂：2-4份；
抗氧剂：0.1～1份；
润滑剂：0.1～1份；
所述的相容剂为苯乙烯类单体共聚甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物、聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、高抗冲聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或者多种；
其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量结合比为0.5～10wt％。
2.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于，所述HIPS原料为高抗冲HIPS，缺口冲击强度在100J/m以上。
3.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于，所述PBT的特性粘度0.7-1.3。
4.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于，所述增韧剂为核壳型丙烯酸酯类增韧剂。
5.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复合物。
6.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸皂盐类、硅酮类、低分子蜡中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于，所述的HIPS复合材料的发生龟裂时间大于5分钟。
8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的HIPS复合材料的应用，其特征在于，所述的HIPS复合材料用于家电。
9.一种根据权利要求1-7任一项所述的耐化学品性优异的HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：称取各原料组分；
步骤2：将步骤1称取的各组分混合均匀后加至双螺杆挤出机进行熔融，挤出造粒；
步骤3：将步骤2所获得的造粒干燥后获得HIPS复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述熔融共混造粒的温度为180～250℃，螺杆转速为180～600转/分，双螺杆长径比大于30。
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