CN115926355A - 一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料及其制备方法,复合材料主要包括HIPS、GPPS、充油橡胶、微米填料和纳米填料。本发明通过添加GPPS及充油橡胶,协效提升了HIPS树脂基体的充模性,有效解决了常规HIPS材料充模过程中通过孔隙结构易产生的熔接线现象,具有良好的市场应用前景。

Description

一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于改性塑料领域,特别涉及一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
HIPS树脂是聚苯乙烯材料增韧而获得的一种通用树脂,广泛应用在家庭视听、办公用品、电子包装等领域。然而HIPS材料也有不足之处,注塑成型容易产生熔接线现象,形成外观缺陷。
抗原检测通过抗原检测试剂盒进行,具有快速出具结果、减小医疗资源人力物力投入的优点,是核酸检测的有效补充。抗原检测试剂盒由检测试纸、试剂盒外壳构成。其中试剂盒外壳一般采用ABS、HIPS材料注塑加工成型。ABS材料加工抗原试剂盒虽然外观及成型良好,然而材料价格比较高,对注塑加工企业及生产抗原试剂盒的医疗企业成本压力较大。HIPS材料虽然价格相对低廉,然也存在容易产生注塑熔接线,注塑冷却不充分易形变的应用问题,进一步造成外观缺陷、组装形变的问题。此外,HIPS材料在成型脱模时,卡扣部位容易发生应力断裂现象,造成试剂盒无法装配或装配不牢问题。
因此开发一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料符合市场需求,既可以为生产企业降低成本,又能够解决成型缺陷问题,适用于作为核酸抗原检测试剂盒材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料及其制备方法。
本发明提供了一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料,按重量份数,包括如下组分:
其中,所述充油橡胶为充油SBS;所述微米填料为硫酸钡、碳酸钙中的至少一种。
所述高抗冲聚苯乙烯HIPS在200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为3.5-10g/10min。
所述通用级聚苯乙烯GPPS在200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为5-10g/10min。
所述充油SBS为线性结构充油SBS。
所述微米填料是通过对产品中的填料进行筛分后大于1微米的填料,所述纳米填料是通过对产品中的填料进行筛分后小于1微米的填料。
所述微米填料的平均粒径为2-10μm。
所述纳米填料为钛酸钡,平均粒径为100-300nm。
优选的,本发明的聚苯乙烯复合材料还包括0.5-1.5份的加工助剂。
所述加工助剂为抗氧剂和润滑剂。
所述抗氧剂包括但不限于受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、含磷类抗氧剂中的一种或几种。
所述润滑剂包括但不限于酰胺类、硬脂酸/盐、改性乙撑双脂肪酸酰胺、超支化聚酯、脂肪族脂肪酸酯或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
优选的,按重量份数,包括如下组分:
本发明还提供了一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料的制备方法,包括如下步骤:
将组分加入到混合机中混合均匀,得到混合均匀的物料;将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机于110℃-220℃挤出造粒,得到兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料。
本发明还提供了一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料在抗原核酸试剂盒中的应用。
有益效果
(1)本发明通过添加GPPS及充油橡胶,协效提升了HIPS树脂基体的充模性,有效解决了常规HIPS材料充模过程中通过孔隙结构易产生的熔接线现象。GPPS与充油橡胶两者协效作用,单独添加GPPS会使得材料韧性降低,容易发脆断裂,单独添加充油橡胶会使得材料的刚性降低,脱模易产生形变。
(2)本发明通过添加微米填料及纳米填料,利用微米级填料的高温形貌保持作用与纳米级填料热场作用下的电子位移极化作用协效,可改善高分子链间的热传导,能够较快速地实现出模温度降低并更好地保持形貌,从而有效地对材料刚性进行了补强,解决了常规HIPS材料用作试剂盒易产生的出模形变问题。
附图说明
图1为熔接线外观评估测试采用的结构样板示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备,如无特殊说明,均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下:
高抗冲聚苯乙烯HIPS 1:雅仕德MA5210;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO1133-1:2011)的熔体流动速率为4.0g/10min。
高抗冲聚苯乙烯HIPS 2:陶氏1175;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为2.8g/10min。
高抗冲聚苯乙烯HIPS 3:锦湖HI425TVL;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO1133-1:2011)的熔体流动速率为13g/10min。
高抗冲聚苯乙烯HIPS 4:台化HP825F;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为9.0g/10min。
通用级聚苯乙烯GPPS 1:赛科123P;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为8.0g/10min。
通用级聚苯乙烯GPPS 2:赛科152;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为3.8g/10min。
通用级聚苯乙烯GPPS 3:伊朗石化1540;200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为11g/10min。
充油SBS 1:李长荣1546,线性结构。
充油SBS 2:李长荣1485,星型结构。
普通SBS:巴陵石化SBS YH-792E,非充油,线性结构。
微米填料:硫酸钡,平均粒径为5μm,青岛东风AB-3000N2。
碳酸钙,平均粒径为5μm,四川贡嘎雪,SCC6000-A。
滑石粉:辽宁艾海,AH-3000N9。
纳米填料:钛酸钡,平均粒径200nm,先丰纳米。
抗氧剂:质量比为1:1的抗氧剂1076和抗氧剂412S,市售。
润滑剂:酰胺类润滑剂,市售。
各实施例及对比例的复合材料通过如下过程制备得到:
将组分加入到混合机中混合均匀,得到混合均匀的物料;将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒,得到兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料。
挤出机熔融挤出的加工条件如下:一区温度110-130℃,二区温度180-200℃,三区温度180-200℃,四区温度190-210℃,五区温度190-210℃,六区温度180-200℃,七区温度180-200℃,八区温度190-210℃,九区温度190-210℃,主机转速300-600转/分钟。
实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准:
悬臂梁缺口冲击强度按照标准ISO180方法进行测试;
熔接线外观评估是:将样品在单螺杆注塑机熔融,于240℃条件注塑为如图1所示结构样板,长70mm,宽20mm,厚度1mm,左侧点浇口进胶(单箭头箭头处),中间开孔两处,观察A处是否出现熔接线;
翘曲度按照如下方法测试:将样品在单螺杆注塑机熔融,于240℃条件注塑为样板,样板长200mm,宽40mm,厚度1mm,用塞尺测试样板中心线部位的翘曲度,精确到0.01mm。
表1实施例和对比例的原料配方(按质量份数)
表2实施例和对比例的测试数据
实施例1-12得到的聚苯乙烯复合材料悬臂梁缺口冲击强度高于10.1KJ/m2,无熔接线现象,样板翘曲度低于0.25mm。所述聚苯乙烯复合材料通过选用高抗冲聚苯乙烯HIPS和通用级聚苯乙烯GPPS以及充油SBS,得到的复合材料悬臂梁缺口冲击强度在上述范围内均能满足实际使用要求,同时材料的外观良好,具有优异的综合性能。
由实施例1、3、4、5可以看出,当高抗冲聚苯乙烯HIPS在200℃、5kg条件下(测试标准:ISO 1133-1:2011)的熔体流动速率为3.5-10g/10min时,悬臂梁缺口冲击强度能满足实际使用要求,同时能够获得更低的样板翘曲度。
所述的对比例1与实施例1相比,添加片状微米填料滑石粉,填料容易在熔接线部位发生取向,熔接线现象明显。
所述的对比例2与实施例1相比,没有添加GPPS,存在熔接线现象。
所述的对比例3与实施例1相比,没有添加充油SBS,材料的韧性不足,容易发生脱模断裂现象,且存在熔接线现象。
所述的对比例4与实施例2相比,没有添加纳米级填料,材料的成型后热量传导偏慢,样件的翘曲度偏大。
所述的对比例5与实施例1相比,未添加微米级填料,材料成型后形貌保持度下降,样件的翘曲度偏大。
所述的对比例5与实施例1相比,添加普通SBS,不适用于本发明体系,注塑样件存在熔接线现象。

Claims (10)

1.一种兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:按重量份数,包括如下组分:
Figure FDA0003969673140000011
填料为硫酸钡、碳酸钙中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:所述高抗冲聚苯乙烯HIPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为3.5-10g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:所述通用级聚苯乙烯GPPS在200℃、5kg条件下的熔体流动速率为5-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:所述充油SBS为线性结构充油SBS。
5.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:所述微米填料的平均粒径为2-10μm。
6.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:所述纳米填料为钛酸钡,平均粒径为100-300nm。
7.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:还包括0.5-1.5份的加工助剂。
8.根据权利要求1所述的聚苯乙烯复合材料,其特征在于:按重量份数,包括如下组分:
Figure FDA0003969673140000012
9.一种如权利要求1所述的兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料的制备方法,包括如下步骤:
将组分加入到混合机中混合均匀,得到混合均匀的物料;将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机于110℃-220℃挤出造粒,得到兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料。
10.一种如权利要求1所述的兼具高刚性、高韧性、良外观特性的聚苯乙烯复合材料在抗原核酸试剂盒中的应用。
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