CN112745592A - 一种苯乙烯组合物及其应用和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子聚合物技术领域，尤其涉及一种苯乙烯组合物及其制备方法，该苯乙烯组合物包括以下重量份的原料：聚苯醚树脂5％～30％；聚苯乙烯树脂40％～70％；增韧剂10％～30％；流动性改性剂1％～5％；无机填充物0～15％；抗氧剂0.1％～0.5％；润滑剂0.1％～0.5％，该苯乙烯组合物具有良外观、超高流动性、低温韧性好以及热变形温度高的优点，该苯乙烯组合物的制备方法具有容易操作的优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子聚合物技术领域，尤其涉及一种苯乙烯组合物及其应用和制备方法。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)树脂是聚苯乙烯(PS)树脂添加2％～15％的丁苯或顺丁橡胶颗粒生产的抗冲击性优良的聚苯乙烯产品。与PS树脂相比，HIPS 树脂具有更高的韧性，同时保留了PS树脂易成型加工的特点，可进行注塑、挤塑、真空吸塑等成型方法，广泛应用于家用电器、器械、电动产品、家具、家庭用具、电信、电子、计算机、一次性用品、医药、包装等。
由于PS树脂来源广泛、成本低廉、尺寸稳定、易于加工等特点，多用于一些大型复杂结构制品的生产加工，实际应用中，为了进一步拓宽PS改性的HIPS 材料的应用范围，尤其是为了满足一些高低温严苛环境条件，会通过进一步提高聚丁二烯橡胶含量的方法来改善材料的冲击强度尤其是低温韧性，但是改善低温韧性的同时，由于添加了过多的橡胶导致产品流动性下降、产品外观不良，在成型过程中容易出现虎皮纹等外观问题；同时强度降低、耐热性下降等。目前，为了提高刚性，会通过添加具有片状结构的无机物增强，但是会进一步降低流动性恶化产品外观，而且而通过添加无机填料、耐热剂提高热变形温度的效率较低，这样导致产品韧性大大降低。可见，现有的HIPS高分子材料的性能仍有存在不足，需要制备出一种能替代HIPS的新材料。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种苯乙烯组合物及其制备方法，该苯乙烯组合物由聚苯乙烯树脂(PS)/聚苯醚树脂 (PPO)聚合而成，具有良外观、超高流动性、低温韧性好以及热变形温度高的优点，该苯乙烯组合物的制备方法能制备出上述优点的苯乙烯组合物。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
提供一种苯乙烯组合物，包括以下重量百分比的原料：
聚苯醚树脂 5％～30％；
聚苯乙烯树脂 40％～70％；
增韧剂 10％～30％；
流动性改性剂 1％～5％；
无机填充物 0～15％；
抗氧剂 0.1％～0.5％；
润滑剂 0.1％～0.5％。
本申请的苯乙烯组合物由聚苯醚树脂/聚苯乙烯树脂协同而成，聚苯醚树脂能有效地提高了聚苯乙烯树脂的耐热性，而聚苯乙烯树脂则能提高了聚苯醚树脂的耐溶剂性和提高了聚苯醚树脂的应力和抗冲击性，聚苯醚树脂/聚苯乙烯树脂二者起到增效协同的效果，使得复合材料具有低温韧性好以及热变形温度高的优点，并且，本申请的苯乙烯组合物无需添加玻璃纤维等片状结构的无机物即可保持复合物的韧性，从而能较好地保持复合物的良好的外观。另外，本申请通过聚苯乙烯树脂以及其他助剂的调配，能使得整个复合物具有较好的流动性，进而使得整个复合物具有超高流动性。
优选地，所述聚苯乙烯树脂的熔体流动速率为4～10g/10min，所述聚苯乙烯树脂是通用级聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯中的一种或两种的混合物，其中，溶体流动速率按照GB/T 3682《熔体流动速率测试方法》的方法来测定。
优选地，所述聚苯醚树脂的黏度为30～50g/cm3，其中，其粘度按照 HG/T2364《聚对苯二甲酸烷撑二酯稀溶液粘数的测定》来测定。
优选地，所述增韧剂是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体中的一种或任意两种以上的混合物。
优选地，所述流动性改性剂是不同型号的白矿油、硅油中的任意一种或两种以上的混合物。
优选地，所述无机填充物是碳酸钙、滑石粉、硫酸钡的一种或任意两种以上的混合物，其中优选为滑石粉，滑石粉起到提高刚性以及低温韧性的效果。
优选地，所述抗氧剂为酚类化合物、亚磷酸酯化合物和硫醚类化合物中的一种或任意两种以上的混合物，此类型的抗氧剂能够耐住至少280℃加工温度。
优选地，所述润滑剂是乙撑双脂肪酸酰胺、金属皂类、硬脂酸钙和芥酸酰胺中的一种或任意两种以上的混合物。
通过优化的抗氧剂和润滑剂种类，降低了材料的内应力，减少材料开裂的风险，进一步有效改善了复合物外观，即使在高温注塑温度下也不易产生银丝、料花等外观问题。
提供上述的苯乙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：称取配方量原料，先将配方量的聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂和增韧剂在混合机内搅拌，充分混合后，再投入配方量的流动性改性剂、无机填充物、抗氧剂和润滑剂，再充分混合，得到混料，接着将所得的混料在挤出装置中进行熔融共混挤出，然后将挤出的胶料冷却，冷却后的胶粒在均化罐中均化，得到苯乙烯组合物。
优选地，所述挤出装置为双螺杆挤出机或密炼机，其中，所述双螺杆挤出机的加料口温度为250℃，所述双螺杆挤出机的模头温度为290℃，所述双螺杆挤出机的转速为200～400rpm，所述所述双螺杆挤出机的加压压力为2～3MPa，所述双螺杆挤出机的长径比为36：1～44：1。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
(1)本发明得到的PS/PPO合金，相比市场上普通HIPS及改性HIPS材料，具有更高的常温、低温韧性，且具有更高的热变形温度，达到了各项性能全面提升的效果，可以满足对材料具有更高高低温性能以及外观要求，且材料具有更好的尺寸稳定性、介电性能和耐溶剂性能。其中流动改性剂的加入，在保证常温冲击的同时提高流动性，进一步地改善了材料的外观，提高了材料的加工性能。
(2)PPO的加入则在保证材料高低温韧性的前提下，提高了材料的热变形温度。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，本发明通过下列实施例进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
以下实施例以下面来源的原料为例进行说明，实际生产中还可以采用其他来源的原料，原料说明如下：
高抗冲聚苯乙烯优选PS MA5210，由江苏雅仕德提供；
聚苯醚优选LXR045,特性黏度43g/cm3～47g/cm3，或者LXR040,特性黏度37g/cm3～43g/cm3,由蓝星化工新材料有限公司芮城分公司提供；
填充物优选滑石粉，商品牌号为TYY-777A，由海城天源化工提供；
增韧剂优选岳阳石化的SBS YH-792E；
流动性改性剂优选为68号白矿油以及甲基硅油，按照1:1比例复配；
抗氧剂优选科聚亚的抗氧剂412S；
润滑剂优选EBS及硬脂酸锌按照1:1-1:2的比例复配。
实施例1
本实施例的苯乙烯组合物，由以下重量百分比原料组成，聚苯醚树脂20％；聚苯乙烯树脂50％；增韧剂25％；流动性改性剂3.5％；无机填充物10％；抗氧剂0.4％；润滑剂0.4％。
上述复合物的制备方法是：称取配方量原料，先将配方量的聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂和增韧剂在混合机内搅拌，充分混合后，再投入配方量的流动性改性剂、无机填充物、抗氧剂和润滑剂，再充分混合，得到混料，接着将所得的混料在挤出装置中进行熔融共混挤出，然后将挤出的胶料冷却，冷却后的胶粒在均化罐中均化，得到苯乙烯组合物。优选地，所述挤出装置为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的加料口温度为250℃，所述双螺杆挤出机的模头温度为 290℃，所述双螺杆挤出机的转速为250rpm，所述所述双螺杆挤出机的加压压力为2.9MPa，所述双螺杆挤出机的长径比为40：1。
实施例2
本实施例的苯乙烯组合物，由以下重量百分比的原料组成，聚苯醚树脂5％；聚苯乙烯树脂40％；增韧剂10％；流动性改性剂1％；无机填充物0；抗氧剂 0.1％；润滑剂0.1％。
上述复合物的制备方法是：称取配方量原料，先将配方量的聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂和增韧剂在混合机内搅拌，充分混合后，再投入配方量的流动性改性剂、无机填充物、抗氧剂和润滑剂，再充分混合，得到混料，接着将所得的混料在挤出装置中进行熔融共混挤出，然后将挤出的胶料冷却，冷却后的胶粒在均化罐中均化，得到苯乙烯组合物。优选地，所述挤出装置为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的加料口温度为250℃，所述双螺杆挤出机的模头温度为 290℃，所述双螺杆挤出机的转速为200rpm，所述所述双螺杆挤出机的加压压力为2MPa，所述双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例3
本实施例的苯乙烯组合物，由以下重量百分比的组成，聚苯醚树脂30％；聚苯乙烯树脂70％；增韧剂30％；流动性改性剂5％；无机填充物15％；抗氧剂0.5％；润滑剂0.5％。
上述复合物的制备方法是：称取配方量原料，先将配方量的聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂和增韧剂在混合机内搅拌，充分混合后，再投入配方量的流动性改性剂、无机填充物、抗氧剂和润滑剂，再充分混合，得到混料，接着将所得的混料在挤出装置中进行熔融共混挤出，然后将挤出的胶料冷却，冷却后的胶粒在均化罐中均化，得到苯乙烯组合物。优选地，所述挤出装置为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的加料口温度为250℃，所述双螺杆挤出机的模头温度为 290℃，所述双螺杆挤出机的转速为300rpm，所述所述双螺杆挤出机的加压压力为2.5MPa，所述双螺杆挤出机的长径比为44：1。
本申请的苯乙烯组合物的效果试验：
试验方法：
表1各实施例及对比例中各组份的具体配比(重量份)
实施例4-7
按表1配比(实施例4-7)将PS/PPO合金组合物的各原料加入高混机中混合均匀，其中实施例4-6中的PPO树脂为特性黏度43g/cm3～47g/cm3的LXR045；实施例4中的PPO树脂为特性黏度37g/cm3～43g/cm3的LXR040，将上述混合物料送入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机的加料口温度为250℃，所述双螺杆挤出机的模头温度为290℃，所述双螺杆挤出机的转速为300rpm，所述所述双螺杆挤出机的加压压力为2.5MPa，所述双螺杆挤出机的长径比为36：1。
对比例1-4
按表1组合物配比(对比例1-4)将PS/PPO合金组合物的各原料加入高混机中混合均匀；将上述混合物料送入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，其中双螺杆挤出机的参数与实施例4-7的参数相同。
性能测试；
按照下列标准测试实施例4-7和对比例1-4的产品性能，相关测试方法和标准如下：
1、拉伸强度、断裂伸长率测试：GB/T1040，《塑料拉伸性能试验方法》。
2、弯曲强度、弯曲模量测试：GB/T9341，《塑料弯曲性能试验方法》。
3、悬臂梁缺口冲击：GB/T1843，《硬质塑料冲击试验方法》，分别测试常温和-40℃的冲击强度。
4、热变形温度：GB/T 1634.2，《负荷变形温度的测定》A方法。
5、溶体流动速率：GB/T 3682，《熔体流动速率测试方法》
6、特性粘度：HG/T2364，《聚对苯二甲酸烷撑二酯稀溶液粘数的测定》
7、外观测试方法：注塑3mm*100mm*100mm方板，考察方板表面情况。
性能结果如表2所示：
表2实施例4-7和对比例1-4试样的性能测试数据
由表2可知，本申请通过优化增韧剂、流动改性剂、PPO改性剂的比例制得的PS/PP合金，相比普通HIPS材料，具有更高的常温、低温韧性，且具有更高的热变形温度，同时保持了良好的刚性和外观，达到了各项性能全面提升的效果，可以满足对材料具有更高高低温性能以及外观要求，且材料具有更好的尺寸稳定性、介电性能和耐溶剂性能。
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 (10)
1.一种苯乙烯组合物，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
聚苯醚树脂 5％～30％；
聚苯乙烯树脂 40％～70％；
增韧剂 10％～30％；
流动性改性剂 1％～5％；
无机填充物 0～15％；
抗氧剂 0.1％～0.5％；
润滑剂 0.1％～0.5％。
2.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂的熔体流动速率为4～10g/10min，所述聚苯乙烯树脂是通用级聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯中的一种或两种的混合物。
3.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述聚苯醚树脂的黏度为30～50g/cm3。
4.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚弹性体中的一种或任意两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述流动性改性剂是不同型号的白矿油、硅油中的任意一种或两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述无机填充物是碳酸钙、滑石粉、硫酸钡的一种或任意两种以上的混合物。
7.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为酚类化合物、亚磷酸酯化合物和硫醚类化合物中的一种或任意两种以上的混合物。
8.如权利要求1所述的苯乙烯组合物，其特征在于，所述润滑剂是乙撑双脂肪酸酰胺、金属皂类、硬脂酸钙和芥酸酰胺中的一种或任意两种以上的混合物。
9.一种权利要求1-8任一项所述的苯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取配方量原料，先将配方量的聚苯醚树脂、聚苯乙烯树脂和增韧剂在混合机内搅拌，充分混合后，再投入配方量的流动性改性剂、无机填充物、抗氧剂和润滑剂，再充分混合，得到混料，接着将所得的混料在挤出装置中进行熔融共混挤出，然后将挤出的胶料冷却，冷却后的胶粒在均化罐中均化，得到苯乙烯组合物。
10.如权利要求9所述的苯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述挤出装置为双螺杆挤出机或密炼机，其中，所述双螺杆挤出机的加料口温度为250℃，所述双螺杆挤出机的模头温度为290℃，所述双螺杆挤出机的转速为200～400rpm，所述所述双螺杆挤出机的加压压力为2～3MPa，所述双螺杆挤出机的长径比为36：1～44：1。
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