CN115505221A - 一种高亮黑聚苯乙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高亮黑聚苯乙烯组合物，其由以下组分原料按照质量份数组成：HIPS树脂10‑30份；GPPS树脂50‑80份；增韧剂10‑25份；抗氧剂0.1‑0.5份；润滑剂0.5‑1.0份；光亮剂0.2‑0.5份；黑色母3.0‑5.0份。本高亮黑聚苯乙烯组合物，树脂在合成的过程中，是苯乙烯慢慢接枝到丁二烯橡胶相中，小分子慢慢长大，接枝的橡胶相慢慢团聚，形成类似的海岛结构，通过增加不同分子量的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物来控制橡胶粒径的大小，提高材料的光泽度，同时，保证材料的整体刚韧平衡，RQT‑G‑1型号的光亮剂改善物料的均匀分散性，提高制品表面的光滑及光泽性。
Description
技术领域
本专利申请涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种高亮黑聚苯乙烯组合物及其制备方法。
背景技术
通用级聚苯乙烯(GPPS)为有光泽的、透明的颗粒，质轻、价廉、吸水性低、着色性好、尺寸稳定性、电性能好、制品透明、加工容易；吸水率低，在潮湿环境中仍能保持其力学性能和尺寸稳定性；电性能优异，体积电阻和表面电阻都很高，且不受温度、湿度变化的影响，也不受电晕放电的影响；耐辐射性能也很好。GPPS主要缺点是质脆易裂、冲击强度低，耐热性较差，不能耐沸水，只能在较低温度和较低负荷下使用。耐日光性差，易燃。
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料，作为通用塑料，由于其加工性能好，机械性能高，尺寸稳定性优良且成本低，因而大量应用于家用电器、办公设备、仪器仪表、日用器具及包装材料等。但是其本身光泽度差，一般在40-60(60°)，虽然石化厂通过橡胶粒径的调节，通过接枝，制备出的高光HIPS，能使HIPS的光泽度达到70-80，但是从目视的感觉上，对比ABS的光泽仍然有很大的差距，在一些有特别高光要求的制件上，无法满足使用；同时由于HIPS的聚合，要控制性能的刚韧平衡，其橡胶粒径明显会比ABS的橡胶粒径大，造成HIPS在着色染黑时，无法达到ABS的那种高端黑亮的感觉。
针对HIPS材料在光泽及着色方面的的问题，根据HIPS的合成机理，结合各种基材，增韧剂的机理，开发出一种成本更低的高亮黑HIPS组合物，去替代ABS，将在行业内得到更加广泛的应用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种高亮黑聚苯乙烯组合物及其制备方法，解决上述现有技术的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高亮黑聚苯乙烯组合物，其由以下组分原料按照质量份数组成：
进一步的，所述HIPS树脂为熔体流动速率为3-5g/10min的原材料，测试条件200℃，5kg，光泽度(60°角)为70-80。
进一步的，所述GPPS树脂为熔体流动速率为8-15g/10min的原材料，测试条件200℃，5kg。
进一步的，所述增韧剂为不同分子量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
进一步的，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数在5-55g/min之间，测试条件190℃，5kg。
进一步的，所述抗氧剂是由抗氧剂1076和抗氧剂168按照1：2的质量比混合而成。
进一步的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、N,N-亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺中的一种或混合物。
进一步的，所述光亮剂为RQT-G-1型号的液体光亮剂；
所述黑色母为GPPS树脂载体的黑色母，炭黑含量40％。
一种如前述所述的高亮黑聚苯乙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、称量：按照质量份数配比称好各组分物料；
S2、预混料处理：按质量份数配比，将增韧剂、润滑剂、抗氧剂、光亮剂在高混机中混合均匀，转速800-1000r/min，时间5min，得到预混粉体；
S3、将HIPS树脂、GPPS树脂、黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
进一步的，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为30-40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度160-180℃，二区温度180-200℃，三区温度200-220℃，四区温度200-220℃，五区温度190-210℃，六区温度190-210℃，七区温度190-210℃，八区温度190-210℃，九区温度200-220℃，螺杆转速300-500rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本高亮黑聚苯乙烯组合物，树脂在合成的过程中，是苯乙烯慢慢接枝到丁二烯橡胶相中，小分子慢慢长大，接枝的橡胶相慢慢团聚，形成类似的海岛结构，通过增加不同分子量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物来控制橡胶粒径的大小，提高材料的光泽度，同时，保证材料的整体刚韧平衡，RQT-G-1型号的光亮剂改善物料的均匀分散性，提高制品表面的光滑及光泽性。
附图说明
图1为本发明合成路线图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下实施例和对比例中采用的原料具体信息如下：
HIPS树脂，生产厂家为INEOS，牌号为6351；
GPPS树脂，生产厂家为INEOS，牌号为1441；
增韧剂，生产厂家为李长荣，牌号为3546；
抗氧剂，选用巴斯夫生产的1076和168按照1：2的质量比复配而成；
润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，生产厂家为日本花王，牌号为EB-FF；
光亮剂，生产厂家为河南瑞奇特化工有限公司，牌号为RQT-G-1；
黑色母，炭黑含量40％，生产厂家为智创，牌号为BK-3001MB。
实施例1
先将10份的增韧剂、0.5份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将30份的HIPS树脂、60份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为36:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度170℃，二区温度190℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度200℃，六区温度200℃，七区温度200℃，八区温度200℃，九区温度210℃，螺杆转速400rpm。
实施例2
先将25份的增韧剂、1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将30份的HIPS树脂、55份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
实施例3
先将15份的增韧剂、1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将10份的HIPS树脂、80份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
实施例4
先将15份的增韧剂、1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将20份的HIPS树脂、80份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
实施例5
先将15份的增韧剂、1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将30份的HIPS树脂、80份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
对比例1
先将1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将100份的HIPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
对比例2
先将1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将100份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
对比例3
先将1份的润滑剂、0.1份的抗氧剂1076、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光亮剂在高混机中混合均匀，转速900r/min，时间5min，得到预混粉体；再将30份的HIPS树脂、70份的GPPS树脂、3份的黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到聚苯乙烯组合物材料。
挤出工艺同上述实施例1。
对上述实施例1-5与对比例1-3所得的聚苯乙烯组合物材料按照相同注塑工艺制样，分别对其性能测试，具体试验标准与试验结果如下表1所示。
表1
从试验结果可以看出，本发明实施例1-5制备得到的高亮黑聚苯乙烯组合物材料具有更好的耐冲击性能和刚性性能，高熔指更容易成型，光泽度和着色能力得到一个明显提升，与ABS对比目视高亮黑效果无明显差异，成本更加低廉。
树脂在合成的过程中，是苯乙烯慢慢接枝到丁二烯橡胶相中，小分子慢慢长大，接枝的橡胶相慢慢团聚，形成类似的海岛结构，通过增加不同分子量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物来控制橡胶粒径的大小，提高材料的光泽度，同时，保证材料的整体刚韧平衡。RQT-G-1型号的光亮剂改善物料的均匀分散性，提高制品表面的光滑及光泽性。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于，其由以下组分原料按照质量份数组成：
2.根据权利要求1所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述HIPS树脂为熔体流动速率为3-5g/10min的原材料，测试条件200℃，5kg，光泽度(60°角)为70-80。
3.根据权利要求1所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述GPPS树脂为熔体流动速率为8-15g/10min的原材料，测试条件200℃，5kg。
4.根据权利要求1所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述增韧剂为不同分子量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
5.根据权利要求4所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的熔融指数在5-55g/min之间，测试条件190℃，5kg。
6.根据权利要求1所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述抗氧剂是由抗氧剂1076和抗氧剂168按照1：2的质量比混合而成。
7.根据权利要求6所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、N,N-亚乙基双硬脂酰胺、油酸酰胺中的一种或混合物。
8.根据权利要求6所述的高亮黑聚苯乙烯组合物，其特征在于：所述光亮剂为RQT-G-1型号的液体光亮剂；
所述黑色母为GPPS树脂载体的黑色母，炭黑含量40％。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的高亮黑聚苯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、称量：按照质量份数配比称好各组分物料；
S2、预混料处理：按质量份数配比，将增韧剂、润滑剂、抗氧剂、光亮剂在高混机中混合均匀，转速800-1000r/min，时间5min，得到预混粉体；
S3、将HIPS树脂、GPPS树脂、黑色母在低混锅内混匀，与预混粉体分别通过单独的失重计量秤，同时加入到双螺杆挤出机中，物料在双螺杆挤出机中熔融后，通过挤出、冷却、风干、切粒，得到高亮黑聚苯乙烯组合物材料。
10.根据权利要求9所述的高亮黑聚苯乙烯组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为30-40:1，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：一区温度160-180℃，二区温度180-200℃，三区温度200-220℃，四区温度200-220℃，五区温度190-210℃，六区温度190-210℃，七区温度190-210℃，八区温度190-210℃，九区温度200-220℃，螺杆转速300-500rpm。
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