CN113045836B - 一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂及其制备方法，由以下组分按重量份制备而成：聚苯乙烯60‑80份，端羟基聚丁二烯10‑20份，聚乳酸10‑20份，L‑赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份。本发明通过化学交联的方式引入聚乳酸组分，使得最终的基体材料具有部分降解的效能，减少了该类材料大量应用所造成的污染；本发明所使用的增韧方法，由于利用了L‑赖氨酸交联剂的化学交联反应，可以使增韧剂与聚苯乙烯基体的结合力达到较高的水平，同时也与聚乳酸中的端羟基反应，使反应体系中的3个组分均通过化学键相连，提高了不同组分间的界面结合力，解决了各组分间因相容性差带来的混合不均或性能弱化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及改性材料技术领域，特别涉及一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成的线型结构的塑料材料。聚苯乙烯材料具有舒适的触感，良好的外观。广泛应用于光学仪器、化工部门及日用品方面。同时聚苯乙烯易加工成型，并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点。可广泛用于轻工市场，日用装璜，照明指示和包装等方面。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、透明薄膜、电容器介质层等。由于具有一定的透气性，当制成薄膜制品时，又可做良好的食品包装材料。但聚苯乙烯材料在常温下难以降解同时又存在脆性大、软化温度低、易产生龟裂等缺点，严重影响了它的使用。为消除它的缺点，出现了改性聚苯乙烯；通常的方法是将苯乙烯单体与其它单位进行共聚合，或将聚苯乙烯与其它聚合体、共聚体混溶，以提高聚苯乙烯材料的韧性，但改性聚苯乙烯难以降解的缺点任然没有得到解决。
端羟基聚丁二烯是六十年代发展起来的一种液体预聚物。通过链延长和交联固化反应，可将其制成有三维网络结构的弹性体。因为它和固体橡胶有相同的性能，所以亦有人称其为液体橡胶。该固化物具有优异的力学性能，特别具有耐水解，耐酸碱，耐磨，耐低温和优异电绝缘性。当端羟基聚丁二烯与聚苯乙烯直接混合时，由于两者相容性差，易导致混合不均，而使其性能弱化，不能充分发挥其优异性能。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，由以下组分按重量份制备而成：
聚苯乙烯 60-80份，
端羟基聚丁二烯 10-20份，
聚乳酸 10-20份，
L-赖氨酸交联剂 2份，
抗氧剂 0.5份。
进一步方案，所述聚苯乙烯为透明聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
进一步方案，所述端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯、共聚端羟基聚丁二烯中的至少一种。
进一步方案，所述L-赖氨酸交联剂为L-赖氨酸三异氰酸酯、赖氨酸甲酯双异氰酸酯中的至少一种。
进一步方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂DSTDP中的至少三种。
本发明的另一个目的是提供上述所述的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取聚苯乙烯、端羟基聚丁二烯、聚乳酸、L-赖氨酸交联剂、抗氧剂后加入高混机进行混合，得到混合物料；
(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出、冷却、切粒后得到最终产物；所述双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180-190℃、180-190℃、185-195℃、185-195℃、190-200℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃、210-220℃、220-230℃。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明使用的L-赖氨酸交联剂中含有异氰根基团，通过异氰根基团与聚乳酸和端羟基聚丁二烯中的羟基进行化学交联反应，能够使端羟基聚丁二烯以及聚乳酸与聚苯乙烯基体的结合力达到较高的水平，使体系中的多个组分均通过化学键相连，提高了不同组分间的界面结合力，解决了各组分间因相容性差带来的混合不均或性能弱化的问题。
(2)本发明制备的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，向聚苯乙烯基体中通过化学交联的方式引入聚乳酸组分，因聚乳酸具有可降解性，使得最终的基体材料具有部分降解的效能，减少了该类材料大量应用所造成的污染；
(3)发明制备的聚苯乙烯树脂具有良好力学性能的同时，具有可降解性，极具实际应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例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作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。
实施例中所述聚苯乙烯为透明聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯，或二者的混合物；
实施例中所述端羟基聚丁二烯为市售的均聚端羟基聚丁二烯或共聚端羟基聚丁二烯，或二者的混合物；
实施例中所述聚乳酸为市售的聚乳酸颗粒；
实施例中所述L-赖氨酸交联剂为市售的L-赖氨酸三异氰酸酯或赖氨酸甲酯双异氰酸酯，或二者的混合物，生产商:湖北实顺生物科技；
实施例中所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八醇酯(抗氧剂1076)、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、硫代二丙酸双十八醇酯(抗氧剂DSTDP)中的至少三种。
实施例1
将聚苯乙烯60份，端羟基聚丁二烯20份，聚乳酸20份，L-赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃。制备的材料性能如表1。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯按质量比为1:1组成的混合物，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯与共聚端羟基聚丁二烯按质量比为1:1组成的混合物，L-赖氨酸交联剂为赖氨酸甲酯双异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
实施例2
将聚苯乙烯70份，端羟基聚丁二烯15份，聚乳酸15份，L-赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合10min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是185℃、185℃、190℃、190℃、195℃、195℃、205℃、215℃、215℃、225℃。制备的材料性能如表1。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯按质量比为1:1组成的混合物，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯与共聚端羟基聚丁二烯按质量比为1:1组成的混合物，L-赖氨酸交联剂为赖氨酸甲酯双异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
实施例3
将聚苯乙烯80份，端羟基聚丁二烯10份，聚乳酸10份，L-赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是190℃、190℃、195℃、195℃、200℃、200℃、210℃、220℃、220℃、230℃。制备的材料性能如表1。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯按质量比为1:1组成的混合物，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯与共聚端羟基聚丁二烯按质量比为1:1组成的混合物，L-赖氨酸交联剂为赖氨酸甲酯双异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
实施例4
将聚苯乙烯60份，端羟基聚丁二烯20份，聚乳酸20份，L-赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃。制备的材料性能如表1。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯，L-赖氨酸交联剂为L-赖氨酸三异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
实施例1-3制备的产品的性能测试如表1所示：
表1实施例1-3制备的产品的性能测试
备注：上述各项测试的具体条件为：
(1)熔指的测试条件为200℃，5kg；
(2)测试拉伸强度所用的拉伸样条尺寸为1A型样条，拉伸速率为50mm/min；
(3)测试弯曲强度所用的弯曲样条尺寸为64*10*4mm，弯曲速率为2mm/min；
(4)测试弯曲模量所用的弯曲样条尺寸为64*10*4mm，弯曲速率为2mm/min；
(5)测试缺口冲击强度所用悬臂梁缺口冲击强度样条型号为：1A型缺口，缺口用机械加工
(6)1000h堆肥质量损失率的测试方法：
将10g洗净烘干的样品放置于钢丝网中，将钢丝网放置于堆肥池的中心位置，50℃下处理1000h后，取出钢丝网中的样品，并用异丙醇溶液反复清洗后，以去离子水冲洗样品并烘干称重，得质量M，堆肥损失率＝(10-M)/10*100％
对比例1
将聚苯乙烯60份，聚丁二烯20份，聚乳酸20份，L-赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃。测试结果见表2。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯按质量比为1:1组成的混合物，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯与共聚端羟基聚丁二烯按质量比为1:1组成的混合物，L-赖氨酸交联剂为赖氨酸甲酯双异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
对比例2
将聚苯乙烯60份，端羟基聚丁二烯20份，聚乳酸20份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃。测试结果见表2。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯按质量比为1:1组成的混合物，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯与共聚端羟基聚丁二烯按质量比为1:1组成的混合物，L-赖氨酸交联剂为赖氨酸甲酯双异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
对比例3
将聚苯乙烯80份，端羟基聚丁二烯20份，L-赖氨酸交联剂2份，抗氧剂0.5份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高抗冲聚苯乙烯树脂粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180℃、180℃、185℃、185℃、190℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃。测试结果见表2。
本实施例中聚苯乙烯为透明聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯按质量比为1:1组成的混合物，端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯与共聚端羟基聚丁二烯按质量比为1:1组成的混合物，L-赖氨酸交联剂为赖氨酸甲酯双异氰酸酯，抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP按质量比1:1:1组成的混合物。
对比例1-3制备的产品的性能测试如下表2所示：
表2对比例1-3制备的产品的性能测试
通过表1、表2数据可以看出，本发明制备的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，体系中的聚乳酸成分在经过合成反应之后并未丧失可降解性能，使得复合材料具备了部分降解的性能，端羟基聚丁二烯和赖氨酸交联剂的复配对材料的整体性能的影响很大，使用普通聚丁二烯，或者不加入L-赖氨酸交联剂的复合材料，其力学性能明显弱于实施例中的材料性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
所述L-赖氨酸交联剂为L-赖氨酸三异氰酸酯、赖氨酸甲酯双异氰酸酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于：所述聚苯乙烯为透明聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于：所述端羟基聚丁二烯为均聚端羟基聚丁二烯、共聚端羟基聚丁二烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂DSTDP中的至少三种。
5.如权利要求1-4任一所述的可降解高抗冲聚苯乙烯树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配比称取聚苯乙烯、端羟基聚丁二烯、聚乳酸、L-赖氨酸交联剂、抗氧剂后加入高混机进行混合，得到混合物料；
(2)将混合物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出、冷却、切粒后得到最终产物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是180-190℃、180-190℃、185-195℃、185-195℃、190-200℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃、210-220℃、220-230℃。
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