CN115197521B - 一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料及其制备方法，属于有机高分子化合物的制备技术领域。本发明以PS/PE/纳米BaSO4为主体，通过多相复合相容、二维收缩率调控剂和油型弹性体添加剂复配，既解决了塑料水平方向和垂直方向二维收缩率不一致导致产品出现变形、翘曲缺陷的技术问题，又使得制备的复合材料在力学性能、密度、光洁度、吸附力等多项指标上接近或达到ABS材料的水平，且价格便宜市场应用潜力广泛。

Description

一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机高分子化合物的制备技术领域，尤其涉及一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料及其制备方法。
背景技术
ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物，ABS塑料兼具三种组分的性能，其中丙烯腈提供了高硬度和强度、提升了ABS塑料的耐热性和耐腐蚀性；丁二烯使抗冲击性和韧性得到增强；而苯乙烯单体优化了ABS塑料的表面高光泽性、着色性和加工性。三种组分的特性使ABS塑料具有质坚、性韧、刚性大的特点，但是ABS塑料的耐候性差，在实际应用中易老化失效；同时相对于通用料PP、PE来说，价格较高。因此，提供一种价格便宜可替代ABS的多元塑料复合材料有广阔的应用前景。
中国专利CN103709514A公开了一种可替代ABS的PP复合材料及其制备方法，该复合材料其主要PP树脂、滑石粉、晶须、增光剂及成核剂构成；其制备方法包括混合、挤出、造粒步骤。该发明复合材料具有高流动、高刚性、高模量、低收缩、低翘曲变形等特点，可以有效降低材料成本，产生较大的经济效益。然而PP树脂难以解决水平方向和垂直方向二维收缩率不一致问题，导致产品出现变形、翘曲缺陷难以克服；此外，PP树脂的光洁度和对油漆、发泡材料、电镀等的附着力仍然较差，ABS与相比差别较大，难以实现大面积的ABS代替。因此，以PP树脂作为替代ABS塑料的复合材料基体难以满足实际的加工需求。
中国专利CN101659766A公开了一种低收缩可喷涂PP/PS共混物合金及其制备方法，由如下组分制成：聚丙烯树脂30~45%、聚苯乙烯树脂25~30%、接枝相容剂6~12%、增韧剂4~8%、功能性填料15~20%、抗氧剂0.2~0.5%、润滑剂0.2~1%。该发明的低收缩可喷涂PP/PS共混物合金的成型收缩率低至0.7~0.9%，接近ABS的水平，可以在不修模的情况下直接替代ABS。虽然PP/PS形成的共混物合金能够降低成型收缩率，但对二维方向收缩率的变化未作说明，且综合物理性能和表面光泽和对油漆、发泡材料、电镀等的附着力以及成本仍然有待优化。
由此可见，在现有技术存在上述缺陷的背景下，提供一种不同的多元树脂复合材料来替代ABS塑料有着重要的应用价值。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的问题是提供一种具有良好力学性能、光洁度及吸附力的可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料及其制备方法。
一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，包括下述重量份配比的原料：
高抗冲聚苯乙烯20~30份，
通用级聚苯乙烯20~30份，
聚乙烯15~30份，
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5~10份，
聚乙烯接枝马来酸酐2~4份，
纳米硫酸钡3~8份，
抗氧化剂0.2~0.6份，
树脂加工助剂0.4~1.2份。
优选的，所述高抗冲聚苯乙烯的型号为SKH-126、SKH-127、SKH-127E、SKH-128A、SKH-128G、SKH-129、SKH-138G中的任意一种。
优选的，所述通用级聚苯乙烯的型号为MP6250、GP525N、GP5000、GP5250、GP5350、GP535A、GP5500中的任意一种。
优选的，所述聚乙烯的型号为LD100、LD1100AC、LD605、LD159、LD400、111.5A、112A-1、117A、ZH150、ZH200、ZH220、ZH280、ZH281中的任意一种。
优选的，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的型号为SBS1401、SBS1475、SBS1201、SBS3546、SBS4402、SBS3411、SBS1301中的至少一种。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂9701、抗氧剂264、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂5057、抗氧剂2246中任意两种形成的混合物。
多元树脂体系的组成成分复杂，各成分之间多相相容性并非统一，且树脂体系的粘度较大，使得如纳米硫酸钡的固体微粒的分散十分困难。纳米硫酸钡粒径小，在分散体系中有聚集倾向，将其添加至树脂原料后，简单的机械搅拌难以达到良好的分散效果。因此，在树脂中加入分散剂不仅能适当降低树脂的粘度，提高其加工性能，还能促进纳米硫酸钡等填料的分散及防治聚集，有利于提高成品的均一性和综合性能。
优选的，所述树脂加工助剂为改性芳香族分散剂或改性芳香族分散剂和成核剂的混合物。
本发明制备了一种改性芳香族分散剂，以均苯三甲酸为原料，经氯化后再与N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺进行取代反应制得。在取代反应的过程中，由于氮原子的给电子能力大于氧原子，即氨基亲电性强于羟基，使得N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺中的氨基反应性更强，与氯化产物的氯原子反应优先级高。最终得到的改性芳香族分散剂中，苯环和烷基链可以提高分子的油溶性，一个均苯三甲酸单元经氯化和取代后在间位引入带有羧基及苯环的长链基团，与纳米硫酸钡等粒子结合后通过空间位阻效应来提高其分散性并防止聚集。
进一步优选的，所述改性芳香族分散剂的制备方法如下，以重量份计：
M1、取4.2~5.6份均苯三甲酸与75~125份氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4~1.2份N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
M2、将5~8份N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75~150份四氢呋喃，向该溶液中加入步骤M1中所述氯化产物与0.35~0.7份三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂。
优选的，步骤M1中所述氯化反应的温度为70~85℃，反应时间为12~24h。
优选的，步骤M2中所述取代反应的温度为60~75℃，反应时间为1~3h。
为了提升分散剂的稳定性，降低分散剂对具有氧化性的自由基的敏感性，在本发明的另一种方案中，采用了吡啶-2,4,6-三羧酸来制备改性芳香族分散剂。吡啶环中氮原子的未共用电子对不参与6π共轭体系，使吡啶环上碳原子的π电子密度下降，吡啶环上的电子云密度变低，作为缺电子的杂环对氧化剂更稳定。该方案制备的改性芳香族分散剂在保留原有分散效果的基础上还能优化树脂的结晶行为。在结晶过程中，N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺引入的羰基和羟基参与氢键的形成，一定程度上加快了结晶速率；吡啶环与金属钡离子形成结晶形的络合物，在防止钡离子富集的同时能有效促进成核，在形成氢键的基团和吡啶环的双重作用下，树脂的结晶行为得到优化，结晶速率变快，晶粒的尺寸也更加微细化。使用该方案的改性芳香族分散剂后，不添加额外的成核剂，也能提高制品表面光泽程度及机械性能。
进一步优选的，所述改性芳香族分散剂采用如下方法制备而成，以重量份计：
L1、取4.2~5.6份吡啶-2,4,6-三羧酸与75~125份氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4~1.2份N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
L2、将5~8份N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75~150份四氢呋喃，向该溶液中加入步骤L1中所述氯化产物与0.35~0.7份三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂。
优选的，步骤L1中所述氯化反应的温度为70~90℃，反应时间为18~36h。
优选的，步骤L2中所述取代反应的温度为65~80℃，反应时间为1~4h。
本发明的可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，采用下述方法制备而成，包括如下步骤：
按配方分别称取高抗冲聚苯乙烯、通用级聚苯乙烯、聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯接枝马来酸酐、纳米硫酸钡、抗氧化剂、树脂加工助剂；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为20~40r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为185~240℃，螺杆转速为160~200r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明中较佳实施例。
本发明配方中部分原料的介绍及作用如下：
高抗冲聚苯乙烯：别名HIPS，由弹性体改性聚苯乙烯制成的热塑性材料。由橡胶相和连续的聚苯乙烯相构成的两相体系，已发展为世界上重要的聚合物商品，这种通用产品在冲击性能和加工性能方面有很宽的范围，使其具有广泛的应用。
通用级聚苯乙烯：别名GPPS，热塑性非结晶性的树脂，由苯乙烯单体聚合而成的，可由多种合成方法聚合而成。具有优良的刚性、电气性能和印刷性能，特别是良好的卫生性、价廉，使其在食品包装方面具有广阔的应用前景。
聚乙烯：简称PE，乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀；常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性。
聚乙烯接枝马来酸酐：通过化学反应的手段在聚乙烯分子链上接技数个马来酸酐分子，使产品既具有聚乙烯的良好加工性和其它优异性能，又具有马来酸酐极性分子的可再反应性和强极性。
纳米硫酸钡：具有化学惰性强，稳定性好，耐酸碱，硬度适中，高比重，高白度，能吸收有害射线等优点，是一种具有环保功能的材料，因此广泛用于各种涂料，中高档油墨，医药合成化工，橡胶、造纸、陶瓷、化妆品等领域，实验表明对改善PS/PE复合材料的表面光洁度有独特效果。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明以PS/PE/纳米BaSO4为主体，通过多相相容、二维收缩调控和油型添加剂复配效果，解决了塑料水平方向和垂直方向二维收缩率不一致导致产品出现变形、翘曲缺陷的技术问题，制备的复合材料在力学性能、密度、光洁度、吸附力等多项指标上接近或达到ABS材料的水平，其经济性好，市场应用潜力广泛。
相比与现有技术，本发明制备并使用了改性芳香族分散剂，通过均苯三甲酸或吡啶-2,4,6-三羧酸为初始原料，经氯化、与N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺发生取代反应制备而成。改性芳香族分散剂的苯环和烷基链可以提高分子的油溶性，间位引入带有羧基及苯环的长链基团，与纳米硫酸钡等粒子结合后通过空间位阻效应可提高其分散性并防止聚集。
与现有技术相比，本发明以吡啶-2,4,6-三羧酸制备的改性芳香族分散剂在保留原有分散效果的基础上还能优化树脂的结晶行为；在结晶过程中，羰基和羟基参与氢键的形成，一定程度上加快了结晶速率；吡啶环与金属钡离子形成结晶形的络合物，在防止钡离子富集的同时能有效促进成核，在形成氢键的基团和吡啶环的双重作用下，结晶速率变快，晶粒的尺寸也更加微细化，不添加额外的成核剂也能提高制品表面光泽程度及机械性能。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
本发明对照例及实施例中部分原材料参数如下：
高抗冲聚苯乙烯，SKH-138G，东莞市塑宇化工有限公司提供；
通用级聚苯乙烯，GP5000，宁波台化塑胶有限公司提供；
聚乙烯，LD1100AC，上海铭稳塑化有限公司提供；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，由SBS1475和SBS3411以质量比2：1混合而成，惠州李长荣橡塑有限公司提供；
线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，接枝率：1.2%，东莞市塑大塑胶原料有限公司提供；
成核剂NA-11，CAS号：85209-91-2，湖北兴恒业科技有限公司提供；
PE蜡，SW-613A，广州源泰新材料有限公司；
N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺，CAS号：28047-15-6，湖北方德新材料有限公司提供；
均苯三甲酸，CAS号：554-95-0，南通润丰石油化工有限公司提供；
吡啶-2,4,6-三羧酸，CAS号：536-20-9，郑州阿尔法化工有限公司提供；
纳米硫酸钡，货号：DK-BaSO4-001，有效物质含量：99.9%，平均粒径：50nm，比表面积：20~40m2/g，北京德科岛金科技有限公司提供。
实施例1
一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，采用下述方法制备而成：
按配方分别称取25kg高抗冲聚苯乙烯、25kg通用级聚苯乙烯、22.5kg聚乙烯、7.5kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、3kg聚乙烯接枝马来酸酐、5.5kg纳米硫酸钡、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg抗氧剂168、0.4kg改性芳香族分散剂、0.4kg成核剂NA-11；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为30r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为220℃，螺杆转速为180r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
所述改性芳香族分散剂的制备方法如下：
M1、取4.2kg均苯三甲酸与75kg氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4kg N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
M2、将5kg N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75kg四氢呋喃，向该溶液中加入所述步骤M1中氯化产物与0.35kg三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂。
步骤M1中所述氯化反应的温度为70℃，反应时间为18h。
步骤M2中所述取代反应的温度为65℃，反应时间为2h。
实施例2
一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，采用下述方法制备而成：
按配方分别称取25kg高抗冲聚苯乙烯、25kg通用级聚苯乙烯、22.5kg聚乙烯、7.5kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、3kg聚乙烯接枝马来酸酐、5.5kg纳米硫酸钡、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg抗氧剂168、0.4kg改性芳香族分散剂、0.4kg成核剂NA-11；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为30r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为220℃，螺杆转速为180r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
所述改性芳香族分散剂还可以采用如下方法制备而成：
L1、取4.2kg吡啶-2,4,6-三羧酸与75kg氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4kgN,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
L2、将5kg N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75kg四氢呋喃，向该溶液中加入所述步骤L1中氯化产物与0.35kg三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂。
步骤L1中所述氯化反应的温度为90℃，反应时间为24h。
步骤L2中所述取代反应的温度为80℃，反应时间为3h。
实施例3
一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，采用下述方法制备而成：
按配方分别称取25kg高抗冲聚苯乙烯、25kg通用级聚苯乙烯、22.5kg聚乙烯、7.5kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、3kg聚乙烯接枝马来酸酐、5.5kg纳米硫酸钡、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg抗氧剂168、0.4kg改性芳香族分散剂；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为30r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为220℃，螺杆转速为180r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
所述改性芳香族分散剂还可以采用如下方法制备而成：
L1、取4.2kg吡啶-2,4,6-三羧酸与75kg氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4kgN,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
L2、将5kg N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75kg四氢呋喃，向该溶液中加入所述步骤L1中氯化产物与0.35kg三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂。
步骤L1中所述氯化反应的温度为90℃，反应时间为24h。
步骤L2中所述取代反应的温度为80℃，反应时间为3h。
实施例4
一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，采用下述方法制备而成：
按配方分别称取25kg高抗冲聚苯乙烯、25kg通用级聚苯乙烯、22.5kg聚乙烯、7.5kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、3kg聚乙烯接枝马来酸酐、5.5kg纳米硫酸钡、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg抗氧剂168、0.4kg PE蜡、0.4kg成核剂NA-11；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为30r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为220℃，螺杆转速为180r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
对照例1
一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，采用下述方法制备而成：
按配方分别称取25kg高抗冲聚苯乙烯、25kg通用级聚苯乙烯、22.5kg聚乙烯、7.5kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、3kg聚乙烯接枝马来酸酐、5.5kg纳米硫酸钡、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg抗氧剂168、0.4kg PE蜡；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为30r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为220℃，螺杆转速为180r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
测试例1
可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的力学性能测试包括拉伸性能测试及弯曲性能测试。
拉伸性能测试参考国家标准GB/T 1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》中的具体方法进行。通过直接模塑的方法制得1A型哑铃型试样。
弯曲性能测试参考国家标准GB/T 9341-2008《塑料弯曲性能的测定》中的具体方法进行。试验速度为2mm/min，试样长度为80mm，宽度10mm，厚度4mm。缺口冲击强度参考国家标准GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》中的具体方法进行。
测试的步骤及结果处理符合上述国家标准中的规定，可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的力学性能测试结果见表1。
表1
名称 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 弯曲强度（MPa） 弯曲模量（N/m<sup>2</sup>） 悬臂梁缺口冲击强度（kJ/m²）
实施例1 31.7 25.3 42.6 1749 18.2
实施例2 33.4 30.7 45.3 1821 18.5
实施例3 33.5 30.5 45.0 1837 19.5
实施例4 29.8 19.6 40.8 1684 17.8
对照例1 28.6 15.4 39.1 1613 17.6
测试例2
可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的模塑收缩率测定参参考国家标准GB/T17037.4-2003《塑料热塑性塑料材料注塑试样的制备第4部分：模塑收缩率的测定》中的方法及步骤进行。测试采用D2型标准模具，测试的步骤、相关设备及结果处理符合上述国家标准中的规定。可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的模塑收缩率测定结果见表2。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE001
测试例3
可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的表面粗糙度测试采用便携式表面粗糙度测量仪（SJ-310型，上海旌琦机械科技有限公司提供）进行。每组试样测试5次，通过仪器配套的软件处理得到测试数据，结果取算术平均值。表面粗糙度的测试结果见表3。
表3
名称 表面粗糙度Ra（μm）
实施例1 65.2
实施例2 60.9
实施例3 61.1
实施例4 73.8
对照例1 82.1
测试例4
通过达因笔测试可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的粘附性能，达因笔范围22-72号（品牌为德国sheelon，东莞市福锐德实业投资有限提供）。测试时，选择中间值来作起点，如果在2秒内测试笔湿了复合材料表面，则基材表面张力比所选值要大或正好，那么须要选一更大值的测试笔进行第二次测试，如此类推，直到测试结果在2秒内改缩成水珠；如果第一次测试就收缩成水珠，则换上数值更小的测试笔进行第二次测试，直到表面湿为止。可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的粘附性能测试结果见表4。
表4
名称 粘附力（达因）
实施例1 38
实施例2 40
实施例3 40
实施例4 34
对照例1 30
测试例1~4测试了可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的力学性能、收缩率、表面粗糙度及粘附性能。各实施例的相关参数在指标范围内，部分实施例在测试中优于指标的效果。
在上述测试中，实施例1采用以均苯三甲酸制备的改性芳香族分散剂，其测试结果要优于采用市售分散剂PE蜡的实施例4。其原因可能在于，均苯三甲酸经氯化、与N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺发生取代反应制备的改性芳香族分散剂中，苯环和烷基链可以提高分子的油溶性，间位引入带有羧基及苯环的长链基团，与纳米硫酸钡等粒子结合后通过空间位阻效应可提高其分散性并防止聚集，使得复合材料的组分更均一。纳米硫酸钡、聚乙烯接枝马来酸酐、SBS弹性体在实施例1中的分散性由于实施例4，表现出了更好的性能。
与实施例1相比，实施例2采用以吡啶-2,4,6-三羧酸制备的改性芳香族分散剂，该方案得到的改性芳香族分散剂效果更优于实施例1。产生这种现象的原因可能在于，吡啶环中氮原子的未共用电子对不参与6π共轭体系，使吡啶环上碳原子的π电子密度下降，吡啶环上的电子云密度变低，作为缺电子的杂环对氧化剂更稳定，使得分散剂对具有氧化性的自由基的敏感性降低，能够在光或热作用下表现出更强的分散效果。
实施例2与实施例3相比，两者的测试结果非常相近。在结晶过程中，N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺引入的羰基和羟基参与氢键的形成，一定程度上加快了结晶速率；吡啶环与金属钡离子形成结晶形的络合物，在防止钡离子富集的同时能有效促进成核，在形成氢键的基团和吡啶环的双重作用下，树脂的结晶行为得到优化，结晶速率变快，晶粒的尺寸也更加微细化。因此，在使用以吡啶-2,4,6-三羧酸制备的改性芳香族分散剂的方案中，在保留原有分散效果的基础上还能优化树脂的结晶行为，无需添加额外的成核剂也能提高制品表面光泽程度及机械性能。

Claims (10)

1.一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于，包括下述重量份配比的原料：高抗冲聚苯乙烯20~30份，通用级聚苯乙烯20~30份，聚乙烯15~30份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5~10份，聚乙烯接枝马来酸酐2~4份，纳米硫酸钡3~8份，抗氧化剂0.2~0.6份，树脂加工助剂0.4~1.2份；
所述树脂加工助剂为改性芳香族分散剂或改性芳香族分散剂和成核剂的混合物；
所述改性芳香族分散剂采用如下方法制备而成，以重量份计：
L1、取4.2~5.6份吡啶-2,4,6-三羧酸与75~125份氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4~1.2份N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
L2、将5~8份N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75~150份四氢呋喃，向该溶液中加入步骤L1中所述氯化产物与0.35~0.7份三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：步骤L1中所述氯化反应的温度为70~90℃，反应时间为18~36h。
3.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：步骤L2中所述取代反应的温度为65~80℃，反应时间为1~4h。
4.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：所述高抗冲聚苯乙烯的型号为SKH-126、SKH-127、SKH-127E、SKH-128A、SKH-128G、SKH-129、SKH-138G中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：所述通用级聚苯乙烯的型号为MP6250、GP525N、GP5000、GP5250、GP5350、GP535A、GP5500中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：所述聚乙烯的型号为LD100、LD1100AC、LD605、LD159、LD400、111.5A、112A-1、117A、ZH150、ZH200、ZH220、ZH280、ZH281中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的型号为SBS1401、SBS1475、SBS1201、SBS3546、SBS4402、SBS3411、SBS1301中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂9701、抗氧剂264、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂5057、抗氧剂2246中任意两种形成的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料，其特征在于，所述改性芳香族分散剂还可以采用如下方法制备而成，以重量份计：
M1、取4.2~5.6份均苯三甲酸与75~125份氯化亚砜混合，向该混合物中加入0.4~1.2份N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀，得到反应混合液；提高所述反应混合液的温度以进行氯化反应，反应结束后经减压蒸馏去除剩余的氯化亚砜，得到氯化产物，备用；
M2、将5~8份N2-(2-苯乙酰基)-L-谷氨酰胺溶于75~150份四氢呋喃，向该溶液中加入步骤M1中所述氯化产物与0.35~0.7份三乙胺，混合均匀；随后升温以进行取代反应，反应结束后经减压蒸馏去除四氢呋喃，收集固体产物，即为所述改性芳香族分散剂；
步骤M1中所述氯化反应的温度为70~85℃，反应时间为12~24h；
步骤M2中所述取代反应的温度为60~75℃，反应时间为1~3h。
10.一种制备如权利要求1~9任一项所述的一种可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
按原料配比分别称取高抗冲聚苯乙烯、通用级聚苯乙烯、聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯接枝马来酸酐、纳米硫酸钡、抗氧化剂、树脂加工助剂；设置双螺杆挤出机的加料螺杆转速为20~40r/min，将上述原料加入到双螺杆挤出机中；将原材料混匀后，设置双螺杆挤出机的挤出温度为185~240℃，螺杆转速为160~200r/min，塑化造粒，得到所述可替代ABS的PS/PE/纳米BaSO4复合材料。
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