CN117964982A - 一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物及其制备方法和应用。所述聚苯乙烯组合物包括如下按照重量份计算的组分：聚苯乙烯树脂35～65份；弹性体0～12份；极性调节剂30～52份；流动促进剂5～10份；着色剂0.1～1份；分散剂0.1～2份；其中，所述流动促进剂在200℃，5kg条件下的熔体流动速率不低于14g/10min；所述极性调节剂为苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物；所述极性调节剂中丁二烯含量不高于35wt％。本发明通过在聚苯乙烯树脂中添加极性调节剂和超高熔体流动速率的流动促进剂，能够有效改善有色聚苯乙烯组合物的耐酒精擦拭性能，且同时具有较好的光泽性和韧性。
Description
技术领域
本发明属于改性工程塑料技术领域，更具体地，涉及一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚苯乙烯为通用塑料的第三大品种，具有较好地加工性、成型性好、刚性好、易染色和良好的加工性能，被广泛应用于家电、办公设备、电子电气、包装、建筑材料、日用品等领域中。在应用到家电乙基食品接触的产品中时，不可避免的会接触油脂类和酒精类物质，特别是有色的聚苯乙烯材料经酒精擦拭后，会出现着色剂粘附于脱脂棉的现象，导致其很难通过《食品接触材料及制品脱色实验》，这就限制了这类材料在厨电及食品容器中的应用。
此外，聚苯乙烯树脂较脆，冲击强度较低，现有技术中通常采用在通用聚苯乙烯树脂中添加增韧剂或者采用高抗冲聚苯乙烯树脂作为基体树脂以提高聚苯乙烯材料的韧性，但是这种这种材料的韧性一般在10～12kJ/m2，且增韧后的聚苯乙烯材料通常光泽度较低，对于冲击性能要求高和外观美学要求较高的产品并不适用。因此，本领域需要提供一种耐酒精擦拭的聚苯乙烯组合物，同时具有较好的韧性和光泽度。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中有色聚苯乙烯组合物的耐酒精擦拭性能较差，且无法兼具较好韧性和光泽度的问题或缺陷，而提供一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物。
本发明的又一目的在于，提供所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物的制备方法。
本发明的又一目的在于，提供所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物的应用。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现的：
一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，包括如下按照重量份计算的组分：
其中，所述流动促进剂在200℃，5kg条件下的熔体流动速率不低于14g/10min；所述流动促进剂为苯乙烯类聚合物；所述极性调节剂为苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物；所述极性调节剂中丁二烯含量不高于35wt％；所述聚苯乙烯树脂在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为4～10g/10min。
本发明中，通过采用聚苯乙烯树脂做基材，在其中加入极性调节剂和流动促进剂，流动促进剂具有较高的熔体流动速率，经熔融混炼后，在聚苯乙烯树脂基体内形成了表面的高光表层，且能够很好的使着色剂被包埋在基体内且极性调节剂在流动促进剂的作用下，可以在聚苯乙烯组合物表面富集，由于极性调节剂较低的极性能够起到阻挡酒精侵蚀的作用，分散剂的加入可以使着色剂更好的分散和包埋在聚苯乙烯树脂层中，从而实现材料的耐酒精擦拭性能，同时使得材料具有较好的光泽度。
需要说明的是，本发明所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物中，聚苯乙烯树脂的含量不低于35wt％。
需要说明的是，本发明中采用的聚苯乙烯树脂韧性不低于9kJ/m2。
具体地，所述苯乙烯树脂为通用聚苯乙烯树脂和/或高抗冲聚苯乙烯树脂。
进一步地，所述聚苯乙烯树脂的熔体流动速率的测定标准为ISO 1133-1:2022。
进一步地，所述弹性体为SBS弹性体或SEBS弹性体。
进一步地，所述SBS弹性体中的丁二烯含量为50wt％～70wt％；所述SEBS弹性体中氢化丁二烯含量为50wt％～75wt％。
更进一步地，所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，包括如下按照重量份计算的组分：
进一步地，所述极性调节剂和聚苯乙烯树脂的重量比为0.7～1.2。在此范围内制得的耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物具有更好的缺口冲击性能和更高的光泽度。
本发明中，所述极性调节剂中丁二烯含量不高于35wt％，例如但不限于不高于35wt％、30wt％、25wt％、20wt％、15wt％、10wt％或5wt％等均能实现本发明。进一步地，所述极性调节剂中丁二烯含量为10％～30wt％。
本发明中，所述流动促进剂的熔体流动速率不低于14g/10min，例如但不限于不低于14g/10min、15g/10min、16g/10min、17g/10min、18g/10min、19g/10min、20g/10min、21g/10min、22g/10min、23g/10min、24g/10min、25g/10min、26g/10min、27g/10min、28g/10min、29g/10min和30g/10min等均能实现本发明。进一步地，所述流动促进剂的在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为15～25g/10min。在此范围内，制得的聚苯乙烯组合物具有更好的缺口冲击性能。
进一步地，所述流动促进剂的熔体流动速率的测定标准为ISO 1133-1:2022。
进一步地，所述苯乙烯类聚合物为聚苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。
进一步地，所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物可以采用市售，也可以自制。
具体地，所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物的制备方法如下：
以过氧化苯甲酰为引发剂，加入甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为共聚单体，在75～85℃下聚合1～2小时得到。
更进一步地，所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物中甲基丙烯酸甲酯的含量不超过25wt％。
进一步地，所述着色剂为颜料类着色剂或染料类着色剂。
具体地，所述着色剂可以为炭黑、群青、酞青蓝、酞青绿、喹啉黄或吡啉酮红中的一种或几种。
进一步地，所述分散剂为硬脂酸盐类分散剂、酰胺类分散剂或聚乙烯蜡类分散剂中的一种或几种。
具体地，所述硬脂酸盐类分散剂可以为硬脂酸锌或硬脂酸镁等；所述酰胺类分散剂可以为乙烯基双硬脂酰胺或芥酸酰胺等；所述聚乙烯蜡类分散剂可以为通用聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡等。
上述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物还包括0.2～5份助剂。
进一步地，所述助剂为抗氧剂和/或耐候剂。
本发明中，可以根据现有技术选用常用的抗氧剂，例如但不限于受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫醚类抗氧剂中的至少一种。
具体地，所述受阻酚类抗氧剂为N,N`-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺(Irganox 1098)、四[1093,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox 1010)、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯(Iragnox 259)、β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯(Iragno 1076)或螺乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](ADK AO-80)中的一种或几种。
所述亚磷酸酯类抗氧剂为2,4-二叔丁基苯酚(Irganox 168)、双(2,6-二叔丁基-4-甲苯基)季戊四醇亚磷酸酯(PEP-36)或627A中的一种或几种。
本发明中，可以根据现有技术选用常用的耐候剂，例如但不限于二苯甲酮类紫外光吸收剂、苯并三唑类紫外光吸收剂或受阻胺类光稳定剂中的至少一种。
本发明还保护上述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
将聚苯乙烯树脂、极性调节剂、流动促进剂、着色剂和分散剂混合均匀，喂入挤出机经熔融共混、挤出造粒得到耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物。
进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
进一步地，所述双螺杆挤出机的温度为160℃～220℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200～800转/分钟。
上述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物在制备厨房电器、食品容器材料中应用也在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，通过采用聚苯乙烯树脂为基体材料，在其中加入极性调节剂和熔体流动速率不低于14g/10min的流动促进剂，能够有效改善有色聚苯乙烯组合物的耐酒精擦拭性能，制得的聚苯乙烯组合物经酒精擦拭后无脱色现象，且具有较好的韧性和光泽性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
各实施例和对比例使用的原料：
聚苯乙烯树脂：
聚苯乙烯树脂1：高抗冲聚苯乙烯树脂，PH-88，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为5.7g/10min，购自奇美实业股份有限公司；
聚苯乙烯树脂2：通用聚苯乙烯树脂，PG-33，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为8.2g/10min，购自奇美实业股份有限公司；
弹性体：
弹性体1：SBS弹性体，KTR-101，丁二烯含量为60％，购自锦湖石化；
弹性体2：SEBS弹性体，SEBS 6151，氢化丁二烯含量为67.5％，购自中国台湾台橡股份有限公司；
极性调节剂：
极性调节剂1：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，ASAFLEX 800S，丁二烯含量为15％，购自旭化成；
极性调节剂2：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，ASAFLEX 830，丁二烯含量为30％，购自旭化成；
极性调节剂3：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，KR03，丁二烯含量为25％，购自苯领；
极性调节剂4：苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，687，丁二烯含量为45％，购自英全化学；
流动促进剂：
流动促进剂1：聚苯乙烯，G-32，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为20g/10min；购自东洋；
流动促进剂2：甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，KS-10，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为15g/10min，甲基丙烯酸甲酯的含量为20wt％；购自东洋；
流动促进剂3：甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为30g/10min，甲基丙烯酸甲酯的含量为20wt％，自制；
流动促进剂4：甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为25g/10min，甲基丙烯酸甲酯的含量为20wt％，自制；
流动促进剂3和4采用如下方法进行制备得到：
以过氧化苯甲酰为引发剂，加入甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为共聚单体，在80℃下聚合1～2小时得到，通过控制聚合时间来调整流动促进剂的熔体流动速率。
流动促进剂5：聚苯乙烯，PS1540，在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为12g/10min，购自苯领。
分散剂：硬脂酸锌，市售；
着色剂：
着色剂1：炭黑，M717，购自卡博特；
着色剂2：酞菁蓝，L6905F，购自巴斯夫；
助剂：
抗氧剂：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，耐候剂：2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑，均为市售；
需要说明的是，本发明中实施例和对比例的平行试验中均采用相同的助剂。
实施例1～15和对比例1～4
实施例中所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物和对比例中所述聚苯乙烯组合物，按照表1～2中配方通过如下方法进行制备，包括以下步骤：
将聚苯乙烯树脂、极性调节剂、流动促进剂、着色剂和分散剂混合均匀，喂入双螺杆挤出机，经熔融共混、挤出造粒得到聚苯乙烯组合物；
其中，所述双螺杆挤出机一区到十区的温度分别为160℃、200℃、210℃、210℃、210℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为400转/分钟。
表1实施例1～8中耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物中各组分用量(单位：重量份)
表2实施例9～15和对比例1～4中聚苯乙烯组合物中各组分用量(单位：重量份)
性能测试：
将上述实施例和对比例制备得到的聚苯乙烯组合物进行性能测试，具体测试项目及测试方法如下：
1.测试方法：
(1)悬臂梁缺口冲击性能测试：将实施例和对比例制备得到的聚苯乙烯组合物按照标准ISO 180-2019进行测试；
(2)光泽度测试：将实施例和对比例制备得到的聚苯乙烯组合物按照标准ASTMD523-2014进行测试；
(3)耐酒精性能测试：将实施例和对比例制备得到的聚苯乙烯组合物按照GB31604.7-2016《食品安全国家标准食品接触材料及制件脱色试验》方法进行测试。
2.测试结果
实施例1～15和对比例1～4的测试结果如表3所示。
表3各实施例和对比例的测试结果
从表3中可以看出，本发明各实施例制得的耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物具有较好的耐酒精擦拭性能，且兼具较好的韧性和光泽度，具体地：聚苯乙烯组合物的缺口冲击强度不低于10kJ/m2，光泽度不低于80％，经酒精擦拭无脱色现象。
从实施例1～4可以看出，进一步调整极性调节剂的熔体流动速率为15～25g/10min时，制得的耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物综合性能更好，缺口冲击强度不低于15kJ/m2。
从实施例1和实施例5～6中可以看出，当极性调节剂中丁二烯的含量为25～30％时，制得的耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物具有更高的缺口冲击强度。
从实施例1和实施例9～10中可以看出，当极性调节剂和聚苯乙烯树脂的质量比为0.7～1.2时，制得的耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物具有更好的缺口冲击性能和更高的光泽度。
从对比例1中可以看出，当采用其他极性调节剂时，制得的组合物光泽度较低且脱色严重。
从对比例2中可以看出，当采用的流动促进剂的熔体流动速率较低时，制得的聚苯乙烯组合物经酒精擦拭后有较多脱色现象，且组合物的光泽度较低。
从对比例3中可以看出，若不添加流动促进剂，极性调节剂无法很好的分布于表面，导致组合物光泽度较低且脱色明显。
从对比例4中可以看出，若不添加极性调节剂，制得的组合物光泽度低且发生严重脱色。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：
其中，所述流动促进剂在200℃，5kg条件下的熔体流动速率不低于14g/10min；所述流动促进剂为苯乙烯类聚合物；所述极性调节剂为苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物；所述极性调节剂中丁二烯含量不高于35wt％；所述聚苯乙烯树脂在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为4～10g/10min。
2.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述极性调节剂和聚苯乙烯树脂的重量比为0.7～1.2。
3.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述极性调节剂中丁二烯含量10wt％～30wt％。
4.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述流动促进剂的在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为15～25g/10min。
5.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述苯乙烯类聚合物为聚苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。
6.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述弹性体为SBS弹性体或SEBS弹性体，所述SBS弹性体中的丁二烯含量为50wt％～70wt％；所述SEBS弹性体中氢化丁二烯含量为50wt％～75wt％。
7.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述着色剂为颜料类着色剂或染料类着色剂。
8.根据权利要求1所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物，其特征在于，所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物还包括0.2～5份助剂。
9.一种权利要求1～8任一项所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将聚苯乙烯树脂、极性调节剂、流动促进剂、着色剂和分散剂混合均匀，喂入挤出机经熔融共混、挤出造粒得到耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物。
10.一种权利要求1～8任一项所述耐酒精擦拭聚苯乙烯组合物在制备厨房电器、食品容器材料中应用。
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