CN114213778B - 一种高抗冲高光泽hips材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗冲高光泽HIPS材料，其包括如下重量份的组分：通用级聚苯乙烯树脂67～78.5份、增韧剂A 15～20份、增韧剂B 5～10份和缩水甘油酯型环氧树脂1～2份；所述通用级聚苯乙烯树脂在200℃、5kg测试条件下的熔融指数≥6g/10min；所述增韧剂A为星型非充油SBS；所述增韧剂B为星型充油SBS，且充油比例≤35wt.％。在高温剪切下，缩水甘油酯型环氧树脂的环氧基团会与星型结构的增韧剂中的双键发生开环聚合交联反应，从而提高材料的光泽度、促进增韧剂的分散，提高增韧剂的增韧效率。增韧剂A和增韧剂B的搭配可实现有效增韧，大幅提升材料的冲击强度。在缩水甘油酯型环氧树脂的协同作用下，增韧剂B还能有效降低体系的粘度，提高橡胶相的分散，得到高抗冲高光泽的HIPS材料。
Description
技术领域
本发明属于工程塑料技术领域，具体涉及一种高抗冲高光泽HIPS材料及其制备方法与应用。
背景技术
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是由橡胶相和连续相构成的两相体系，其特殊的“海岛结构”赋予了材料较好的刚韧平衡、良好的加工性能和尺寸稳定性，已被广泛用于家用电器、电子电器、办公、玩具和包装等领域。但由于HIPS特殊的合成方法，导致HIPS的表面光泽较差。虽然通过化学合成过程将橡胶相的粒径调小可以改善HIPS的表面光泽，但橡胶粒径的减小会降低材料的韧性。以上因素较大地限制了HIPS在具有较高的韧性和外观要求的产品中的应用。
为提高HIPS的光泽和韧性，现有技术提出了如下解决措施：1、CN109503900A公开了一种在HIPS或ABS合成过程中通过调节溶剂的粘度控制增韧组分的分子量大小来得到高冲击高光泽材料的方法；2、CN1057105C公开了一种通过在合成过程调节单体组成比例和橡胶分布来得到高光泽高冲击组合物的方法。上述两种方法的工艺复杂，而且需使用较多有机溶剂，存在污染风险。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高抗冲高光泽HIPS材料及其制备方法与应用。
为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：
一种高抗冲高光泽HIPS材料，其包括如下重量份的组分：通用级聚苯乙烯树脂67～78.5份、增韧剂A15～20份、增韧剂B 5～10份和缩水甘油酯型环氧树脂1～2份；所述通用级聚苯乙烯树脂在200℃、5kg测试条件下的熔融指数≥6g/10min；所述增韧剂A为星型非充油SBS；所述增韧剂B为星型充油SBS，且充油比例≤35wt.％。
优选地，所述通用级聚苯乙烯树脂在200℃、5kg测试条件下的熔融指数为6～10g/10min。所述通用级聚苯乙烯树脂的熔融指数根据GB/T 3682-2000测试标准进行测试。
优选地，所述增韧剂A中的丁二烯链段的比例为60～70％wt.。丁二烯链段的比例过低，会降低材料的韧性；丁二烯链段的比例过高，会降低材料的光泽度。
优选地，所述增韧剂B的充油比例为28～35wt.％。本领域技术人员应理解，充油SBS所用的油为白矿油。
优选地，所述高抗冲高光泽HIPS材料还包括如下重量份的组分：0.5～1份的其它助剂，所述其它助剂包括抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
优选地，所述润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酯类润滑剂和硅酮类润滑剂中的至少一种。
本发明还提供了一种所述高抗冲高光泽HIPS材料的制备方法，其包括如下步骤：将所有组分混合均匀，然后用双螺杆挤出机塑化、挤出切粒，得到所述高抗冲高光泽HIPS材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的各段温度为160～200℃，螺杆转速为200～800rpm。
本发明还提供了所述高抗冲高光泽HIPS材料在制造家电、汽车或电子电器的外壳中的应用。
一种塑料制件，其采用包括所述的高抗冲高光泽HIPS材料制成，所述塑料制件用于制造家电、汽车或电子电器的外壳。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、在加工过程的高温剪切下，缩水甘油酯型环氧树脂的环氧基团会与星型结构的增韧剂中的双键发生开环聚合交联反应，由此实现提高材料的光泽度，同时促进增韧剂在基体组分中的分散，提高增韧剂的增韧效率。此外，本发明采用了两种增韧剂，所述增韧剂A和所述增韧剂B的搭配可以在实现有效增韧，大幅度提升材料的冲击强度。在缩水甘油酯型环氧树脂的协同作用下，所述增韧剂B还能有效降低体系的粘度，进一步提高橡胶相的分散，提高材料的韧性，得到高抗冲高光泽的HIPS材料。
2、本发明的制备方法简单，容易实施，无需使用有机溶剂。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，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。实施例和对比例所使用的原料均可通过市售购买获得，且平行实验的都是同一种。
现对部分原料信息作如下说明，但不限于这些材料：
GPPS-1树脂，GPPS 123P，熔体流动速率10g/10min(200℃，5kg)，赛科；
GPPS-2树脂，GPPS 500NT，熔体流动速率6g/10min(200℃，5kg)，中国石油；
GPPS-3树脂，GPPS 1050，熔体流动速率4g/10min(200℃，5kg)，苯领；
高光HIPS，PS 888G，奇美；
增韧剂A-1，SBS 3412(星型，丁二烯比例67％)，惠州李长荣；
增韧剂A-2，SBS 3414(星型，丁二烯比例60％)，惠州李长荣；
增韧剂A-3，SBS 3411(星型，丁二烯比例70％)，惠州李长荣；
增韧剂A-4，SBS 3536(线型，丁二烯比例70％)，惠州李长荣；
增韧剂B-1，SBS 1475(充油比例33％，星型)，惠州李长荣；
增韧剂B-2，SBS 815(充油比例10％，星型)，中国石化；
增韧剂B-3，SBS 171(充油比例33％，线型)，中国石油；
增韧剂B-4，SBS 475E(充油比例50％，星型)，上海台橡；
缩水甘油酯型环氧树脂，EP-3950S，艾迪科；
润滑剂，季戊四醇硬脂酸酯，市售；
主抗氧剂为THANOX 1010，受阻酚类抗氧剂，市售；
辅助抗氧剂为THANOX 168，亚磷酸酯类抗氧剂，市售。
一、实施例1～6
实施例1～6提供了一种高抗冲高光泽HIPS材料，其重量份配方见表1，制备方法如下：
(1)按照配方称取各组分原料，将所称取的所有组分投入混合机中，以1000rpm的转速混合5min后取出；
(2)将经步骤(1)混合后的物料投入双螺杆挤出机的进料斗中，经双螺杆挤出机塑化、挤出切粒，得到所述高抗冲高光泽HIPS材料。双螺杆挤出机的各段温度为160～200℃，螺杆转速为200～800rpm。
对比例1～8提供了一种HIPS材料，其重量份配方见表2，制备方法参考实施例1～6的制备方法。
表1～2中的其他助剂由季戊四醇硬脂酸酯润滑剂和抗氧剂按1:1的质量比组成，而抗氧剂由主抗氧剂THANOX 1010和辅助抗氧剂THANOX 168按3:2的质量比组成。
表1
注：表中“-”表示不添加该组分，下同。
表2
二、性能测试
将实施例1～6及对比例1～8制得的HIPS材料在鼓风烘箱中80℃干燥4h，然后用塑料注射成型机注塑成标准样条和2mm厚的高光色板，注塑温度为200～220℃。将注塑好的样条在相对湿度50％、23℃的环境下放置至少24h后再进行性能测试。
测试方法如下：
缺口冲击强度：按ISO 180-2000方法，4mm厚的A型试样，悬臂梁缺口冲击；光泽度：按ASTM D523-2014方法，测试2mm高光色板光面60°的光泽数据。
测试结果如表2所示。
表2
| 编号 | 悬臂梁缺口冲击强度(kJ/m2) | 光泽(％) |
| 实施例1 | 28 | 96 |
| 实施例2 | 24 | 88 |
| 实施例3 | 22 | 97 |
| 实施例4 | 28 | 84 |
| 实施例5 | 26 | 85 |
| 实施例6 | 20 | 97 |
| 对比例1 | 15 | 80 |
| 对比例2 | 19 | 78 |
| 对比例3 | 5 | 82 |
| 对比例4 | 4 | 61 |
| 对比例5 | 12 | 65 |
| 对比例6 | 3 | 77 |
| 对比例7 | 25 | 42 |
| 对比例8 | 11 | 95 |
结果分析：从上表数据可看出，本发明实施例所制备的HIPS材料具有高抗冲和高光泽性能。从实施例1～2和对比例1可看出，GPPS树脂的熔体流动速率会对HIPS材料的性能产生影响，当使用熔体流动速率小于6g/10min(200℃，5kg)的GPPS树脂时，会降低HIPS的抗冲性能和光泽度。
从实施例1、实施例3、实施例4和对比例2可看出，本发明配方体系中的增韧剂A为星型结构的非充油SBS时，能获得高抗冲和高光泽的HIPS材料。对比例2的增韧剂A由于采用了线型结构的非充油SBS，导致所制备的HIPS材料的冲击强度和光泽度均明显低于实施例1、3和4。
比较实施例1、实施例5、对比例3～4可看出，本发明配方体系中的增韧剂B为充油比例≤35％的星型充油SBS时，能获得高抗冲和高光泽的HIPS材料。对比例4的增韧剂B由于采用了充油比例为50％的星型充油SBS，导致材料的冲击强度和光泽度均明显下降。对比例3的增韧剂B由于采用了线型结构的星型充油SBS，导致材料的冲击强度明显下降，光泽度也有所下降。
从对比例5～7可看出，本发明配方体系中，只有同时加入所述增韧剂A、增韧剂B和缩水甘油酯型环氧树脂，才能获得高抗冲和高光泽的HIPS材料。对比例5～7中由于缺少了所述增韧剂A、增韧剂B、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种，导致材料的冲击强度和光泽度均明显下降。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种高抗冲高光泽HIPS材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：通用级聚苯乙烯树脂67～78.5份、增韧剂A 15～20份、增韧剂B 5～10份和缩水甘油酯型环氧树脂1～2份；所述通用级聚苯乙烯树脂在200℃、5kg测试条件下的熔融指数为6～10g/10min；所述增韧剂A为星型非充油SBS，且所述增韧剂A中的丁二烯链段的比例为60～70wt.％；所述增韧剂B为星型充油SBS，且充油比例≤35wt.％；。
2.如权利要求1所述的高抗冲高光泽HIPS材料，其特征在于，所述增韧剂B的充油比例为28～35wt.％。
3.如权利要求1所述的高抗冲高光泽HIPS材料，其特征在于，还包括如下重量份的组分：0.5～1份的其它助剂，所述其它助剂包括抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
4.如权利要求3所述的高抗冲高光泽HIPS材料，其特征在于，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，所述润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酯类润滑剂和硅酮类润滑剂中的至少一种。
5.如权利要求1～4任一项所述的高抗冲高光泽HIPS材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所有组分混合均匀，然后用双螺杆挤出机塑化、挤出切粒，得到所述高抗冲高光泽HIPS材料。
6.如权利要求5所述的高抗冲高光泽HIPS材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各段温度为160～200℃，螺杆转速为200～800rpm。
7.如权利要求1～4任一项所述的高抗冲高光泽HIPS材料在制造家电、汽车或电子电器的外壳中的应用。
8.一种塑料制件，其特征在于，采用包括如权利要求1～4任一项所述的高抗冲高光泽HIPS材料制成，所述塑料制件用于制造家电、汽车或电子电器的外壳。
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