CN114316424A - 一种透明耐候pp/ps复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明耐候PP/PS复合材料及其制备方法，所述透明耐候PP/PS复合材料包括以下成分：PP、GPPS、HIPS、ASA、气相二氧化硅、二氯吡啶酸、甲苯二异氰酸酯。所述制备方法为：将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅在高混机中混合3‑5min，然后加入PP、GPPS、HIPS和ASA在高混机里混合3‑5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物。
Description
技术领域
本发明属于高分子聚合物领域，特别涉及一种透明耐候PP/PS复合材料及其制备方法。
背景技术
PP，是聚丙烯的简称，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。PP是一种性能优良的热塑性高分子材料，一般为无色半透明的热塑性轻质塑料。具有较好的电绝缘性和高强度机械性能，但是其耐候性差。
PS是聚苯乙烯的缩写PS，是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，化学式是(C8H8)n。它是一种透明材料，但其机械性能差，质硬而脆，易受溶剂侵蚀而应力开裂。
为了增加材料的应用领域，PP(聚丙烯)与PS(聚苯乙烯)也常制备成复合材料，广泛用于包装材料、玩具、电器、家具等家庭用品领域，但是PP和PS复合材料的机械性能、耐候性和透光性难以同时达到较好的水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种透明耐候PP/PS复合材料，得到的复合材料在保证机械性能、耐候性优良的同时，透光性还很好，可以广泛用于包装材料、玩具、电器、家具等家庭用品领域。
进一步地，本发明有必要提供上述透明耐候PP/PS复合材料的制备方法。
一种透明耐候PP/PS复合材料，包括以下成分：
PP；
GPPS；
HIPS；
ASA；
气相二氧化硅；
二氯吡啶酸；
甲苯二异氰酸酯。
优选地，所述的透明耐候PP/PS复合材料，按其重量份包括以下成分：
PP 45-48重量份；
GPPS 24-26重量份；
HIPS 17-18重量份；
ASA 6-7.4重量份；
气相二氧化硅 3-3.4重量份；
二氯吡啶酸 0.6-0.9重量份；
甲苯二异氰酸酯 0.5-0.6重量份。
更优选地，上述成分的重量份之和为100份。
更优选地，所述的透明耐候PP/PS复合材料，按其重量份包括以下成分：
PP 46重量份；
GPPS 25重量份；
HIPS 18重量份；
ASA 6.5重量份；
气相二氧化硅 3.2重量份；
二氯吡啶酸 0.9重量份；
甲苯二异氰酸酯 0.6重量份。
其中，所述PP的熔体流动速率为12-18g/10min，测试方法为ASTM D1238,230℃，2.16kg。
其中，所述GPPS的熔体流动速率为6.5-10g/10min，测试方法为ASTM D1238,200℃， 5kg。
其中，所述HIPS的熔体流动速率为4-4.5g/10min，测试方法为ASTM D1238,200℃，5kg。
其中，所述气相二氧化硅的平均粒径为7-14nm。
其中，所述ASA是丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物，所述ASA的溶化体积流率(MVR) 为4-8.5cm3/10min，测试方法为ISO 1133，220℃，10kg。
一种如上所述的透明耐候PP/PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅在高混机中混合 3-5min，然后加入PP、GPPS、HIPS和ASA在高混机里混合3-5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物。
其中，所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速300-500转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为32:1-40:1。
本发明还提供上述透明耐候PP/PS复合材料在包装材料、玩具、电器、家具用品的应用。
相较于现有技术，本发明制备的PP/PS复合材料，选用了PP、GPPS和HIPS为基本树脂，同时加入了ASA改善各树脂的相容性，同时加入气相二氧化硅改善材料的透光性能，加入二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯同时改善材料的透光性和耐候性，从而得到的一种机械性能、耐候性和透光性都很优异的复合材料，可以广泛用于包装材料、玩具、电器、家具等家庭用品领域。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例和对比例原料说明：
PP:
聚丙烯a：韩国乐天，J560S，熔体流动速率为18g/10min，测试方法为ASTM D1238,230℃， 2.16kg。
聚丙烯b：韩国乐天，J570S，熔体流动速率为28g/10min，测试方法为ASTM D1238,230℃， 2.16kg。
聚丙烯c：新加坡COSMOPLENE，型号AW161，熔体流动速率为9g/10min，测试方法为ASTM D1238,230℃，2.16kg。
聚丙烯d：上海赛科，型号K4912，熔体流动速率为12g/10min，测试方法为ASTMD1238, 230℃，2.16kg。
GPPS：中国台湾台化，GPPS GP5250，熔体流动速率为6.5g/10min，测试方法为ASTMD1238, 200℃，5kg。
GPPS：上海塞科，GPPS-123，熔体流动速率为10g/10min，测试方法为ASTM D1238,200℃， 5kg。
HIPS：上海赛科，HIPS 622P，熔体流动速率为4.5g/10min，测试方法为ASTMD1238, 200℃，5kg。
HIPS：中国台湾奇美，HIPS PH-888G，熔体流动速率为4g/10min，测试方法为ASTMD1238, 200℃，5kg。
ASA：上海纳周塑化科技有限公司，德国巴斯夫Luran S 777ME，溶化体积流率(MVR) 为8.5cm3/10min，测试方法为ISO 1133，220℃，10kg。
ASA：上海鸿塑塑化有限公司，德国巴斯夫Luran S 776S，溶化体积流率(MVR)为4cm3/10min，测试方法为ISO 1133，220℃，10kg。
丙烯酸酯
气相二氧化硅：广州阿尔斯新材料有限公司，德固塞A380，平均粒径7nm。
气相二氧化硅：广州阿尔斯新材料有限公司，德固塞A150，平均粒径14nm。
二氧化硅：山东省寿光市昌泰微纳化工厂，CT-30，粒径8um。
二氯吡啶酸：市售。
甲苯二异氰酸酯：市售。
实施例1
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯d，上海赛科，K4912)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速500转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为40:1。
实施例2
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A150)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(上海塞科GPPS-123)、HIPS(中国台湾奇美，HIPS PH-888G)和ASA 在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速300转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为32:1。
实施例3
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
实施例4
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯b，韩国乐天，J570S)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
实施例5
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯c，COSMOPLENE，AW161)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA (德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
对比例1
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将甲苯二异氰酸酯和气相二氧化硅(德固塞A380) 在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(中国台湾台化， GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
对比例2
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和气相二氧化硅(德固塞A380) 在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(中国台湾台化， GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
对比例3
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
对比例4
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)和ASA(德国巴斯夫Luran S 776S)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
对比例5
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅(德固塞A380)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)和HIPS(上海赛科，HIPS 622P)在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
对比例6
按以下步骤制备复合材料：
按表1所示的物质和重量比进行备料，将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入二氧化硅(CT-30)在高混机中混合3min，然后加入PP(聚丙烯a，韩国乐天，J560S)、GPPS(中国台湾台化，GP5250)、HIPS(上海赛科，HIPS 622P)和ASA(德国巴斯夫Luran S776S) 在高混机里混合5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机；经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物；
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度 230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速400转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1。
表1实施例和对比例的原料重量比(单位：重量份)
将实施例和对比例制得产物制备成厚度为3mm的试样进行耐候处理(按ISO 4892进行氙灯老化，经过氙灯照射500小时后测试材料)，并在耐候处理前后分别进行以下性能测试，并将测试结果列于表2中：
拉伸强度：ISO 527-1-2012，试验速率5mm/min。
弯曲强度：ISO 178-1-2010，试验速率5mm/min。
缺口冲击强度：标准ISO180-2001，悬臂梁。
雾度测试方法：利用Byk-Gardener公司的Haze-Gard Plus透光雾度仪按GB2410-80 标准测定材料的雾度
透光性测试：利用Byk-Gardener公司的Haze-Gard Plus根据GB2410-80标准测定材料的透光率。
表2复合材料性能测试表
数据表明，实施例1-5选用二氯吡啶酸与甲苯二异氰酸酯复配改性，制备得到的复合材料，材料的耐氙灯老化后的透明性能表现优异，如表实施例1-5；PP原料MI熔指从 9g/10min到28g/10min，螺杆长径比从32：1到40：1都呈现出优异的耐老化性能，材料的透光率较好。对比例1和2，当缺少二氯吡啶酸与甲苯二异氰酸酯两者中的任意原料时，材料耐候处理后的雾度明显增加，透光率急剧下降；对比例3只加入HIPS，初始雾度及透光率较差；对比例4材料初始缺口冲击强度及老化后的缺口冲击强度低；对比例5不加ASA 树脂，材料经耐候处理后，力学性能、透光率明显下降，雾度迅速增加；对比例6使用的二氧化硅粒径大，光线折射能力增大，材料的透光率下降，雾度增加。实施例1-5制备得到的复合材料，其综合的力学性能和透光性能显著优于对比例1-5，特别是耐候性能有显著优势，其应用范围更广。
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)
1.一种透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于包括以下成分：
PP；
GPPS；
HIPS；
ASA；
气相二氧化硅；
二氯吡啶酸；
甲苯二异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于按其重量份包括以下成分：
PP 45-48重量份；
GPPS 24-26重量份；
HIPS 17-18重量份；
ASA 6-7.4重量份；
气相二氧化硅 3-3.4重量份；
二氯吡啶酸 0.6-0.9重量份；
甲苯二异氰酸酯 0.5-0.6重量份。
3.如权利要求1所述的透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于：
所述PP的熔体流动速率为12-18g/10min，测试方法为ASTM D1238,230℃，2.16kg。
4.如权利要求1所述的透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于：
所述GPPS的熔体流动速率为6.5-10g/10min，测试方法为ASTM D1238,200℃，5kg。
5.如权利要求1所述的透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于：
所述HIPS的熔体流动速率为4-4.5g/10min，测试方法为ASTM D1238,200℃，5kg。
6.如权利要求1所述的透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于：
所述气相二氧化硅的平均粒径为7-14nm。
7.如权利要求1所述的透明耐候PP/PS复合材料，其特征在于：
所述ASA是丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物，
所述ASA的溶化体积流率(MVR)为4-8.5cm3/10min，测试方法为ISO 1133，220℃，10kg。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的透明耐候PP/PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将二氯吡啶酸和甲苯二异氰酸酯混合均匀，然后加入气相二氧化硅在高混机中混合3-5min，然后加入PP、GPPS、HIPS和ASA在高混机里混合3-5min，混合均匀后加入双螺杆挤出机，经过熔融挤出，造粒干燥，即得产物。
9.如权利要求8所述的透明耐候PP/PS复合材料的制备方法，其特征在于：
所述熔融挤出的条件为：一区温度210-230℃，二区温度220-240℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度240-260℃，六区温度250-270℃，七区温度230-250℃，八区温度230-250℃，主机转速300-500转/分钟，其中，所述双螺杆挤出机的长径比为32:1-40:1。
10.权利要求1-7任一项所述的透明耐候PP/PS复合材料在包装材料、玩具、电器、家具用品的应用。
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