專利名稱：聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料及其制備方法，屬于聚合物的加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯是三大通用塑料之一，但是脆性大。如何在增加其沖擊韌性的同時不大幅度降低剛性和強度，同時降低材料成本，是聚苯乙烯共混改性研究的熱點。加入彈性體可以顯著提高聚苯乙烯的沖擊韌性(李炳海，張桂云，宋秀淼等，SBS改性聚苯乙烯的性能與形態(tài)，塑料，1990，19(2)3-7)，但是大幅度降低了材料的剛性和強度，同時也增加了材料成本。在加入彈性體的同時，加入納米碳酸鈣，在一定條件下可以提高復(fù)合材料的沖擊強度(Yuan shao yan，Huang Rui，Wu Tao.Study on polystyreneblends with SBS and CaCO3.Synthetic rubber industry，2003，26(2)116)，同時也降低了成本。然而，對于彈性體/納米碳酸鈣并用的聚苯乙烯基復(fù)合材料，納米碳酸鈣含量較多時(例如碳酸鈣/彈性體用量比＞1/2)，復(fù)合材料的沖擊韌性隨納米碳酸鈣含量的增加明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料及其制備方法，其特點是將納米碳酸鈣進行表面處理，彈性體與引發(fā)劑混煉改性，再和聚苯乙烯復(fù)合共混，制得的復(fù)合材料缺口沖擊強度為22.2KT/cm2，拉伸強度為27.9MPa。
本發(fā)明的目的由以下措施實現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料的配方組分為聚苯乙烯 100份彈性體 10～60份納米碳酸鈣 10～60份表面處理劑(或表面活性劑)0.05～3.00％引發(fā)劑 0.01～1.20％其中表面處理劑為鈦酸酯、鋁酸酯或硬脂酸中的任一種；引發(fā)劑為過氧化二異丙苯(DCP)或者過氧化二異丙苯與馬來酸酐(MAH)的復(fù)合引發(fā)劑。
彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)中的至少一種。
聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料的制備方法1、將烘干的納米碳酸鈣10～60份，表面處理劑0.05～3.00份，加入高速混合機內(nèi)，于溫度60～100℃混合5～10分鐘，制得表面處理的納米碳酸鈣。
2、將上述表面處理過的納米碳酸鈣與彈性體10～60份，加入雙輥煉膠機或密煉機中，于溫度120～140℃共混5～10分鐘，加入引發(fā)劑0.01～1.20份，混煉2～5分鐘，拉片、造粒。
3、將上述粒料干燥后與聚苯乙烯100份，加入同向雙螺桿擠出機中進行共混，擠出、切粒，雙螺桿擠出機的各段溫度為120℃、140℃、160℃、180℃、190℃、190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120～200rpm。
4、將上述粒料產(chǎn)品用注塑機注射成型，注塑溫度為160～200℃，注塑速度為0.05～0.15m/s，壓力為50～60MPa。
制品或試樣根據(jù)國家標準進行測試，結(jié)果詳見表1～3所示。
表1表明本發(fā)明制品與未加引發(fā)劑的制品比較，未加引發(fā)劑制品的缺口沖擊強度為15.2KJ/cm2，拉伸強度為26.5MPa，加入引發(fā)劑的復(fù)合材料制品的缺口沖擊強度為22.2KJ/cm2，提高了46％，拉伸強度為27.9MPa。
表2表明加入引發(fā)劑可以使復(fù)合材料保持力學(xué)性能不顯著下降的情況下，加入更多的填料，從而降低原材料成本。未加引發(fā)劑制品的缺口沖擊強度為15.2KJ/cm2，當納米碳酸鈣含量增加到30份，則缺口沖擊強度為8.3KJ/cm2，下降至45％，加入引發(fā)劑則在同樣條件下，缺口沖擊強度為14.1KJ/cm2，下降5％，拉伸強度為31.7MPa，從26.5MPa升至31.7MPa。
表3表明工藝的影響，在同樣的配方組分下一步法的缺口沖擊強度為16.8KJ/cm2，拉伸強度為27.8MPa，而兩步法的缺口沖擊強度為22.2KJ/cm2，拉伸強度為27.9MPa，兩步法明顯高于一步法。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
實施例1、將干燥過的納米碳酸鈣10公斤加入高速混合機內(nèi)，于溫度80℃，加入鈦酸酯0.1公斤，混合6分鐘，制得表面處理過的納米碳酸鈣；然后將表面處理過的納米碳酸鈣與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物20公斤，加入雙輥煉膠機或密煉機中，于溫度125℃熔融共混6分鐘，加入引發(fā)劑過氧化二異丙苯0.3公斤，繼續(xù)混煉3分鐘，拉片、造粒；再將粒料干燥后與聚苯乙烯100公斤加入同向雙螺桿擠出機中進行共混，擠出、切粒，雙螺桿擠出機的各段溫度為120℃、140℃、160℃、180℃、190℃、190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120～200rpm；最后將上述粒料用注塑機注射成型，注塑溫度為160～200℃，注塑速度為0.08m/s，壓力為50MPa，制得高性能的改性聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料。
2、將干燥過的納米碳酸鈣60公斤加入高速混合機內(nèi)，于溫度90℃，加入鋁酸酯1.2公斤，混合9分鐘，制得表面處理過的納米碳酸鈣；然后將表面處理過的納米碳酸鈣與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物30公斤、三元乙丙橡膠30公斤，加入雙輥煉膠機或密煉機中，于溫度130℃熔融共混8分鐘后，加入引發(fā)劑過氧化二異丙苯1.2公斤，繼續(xù)混煉4分鐘，拉片、造粒；再將粒料干燥后與聚苯乙烯100公斤加入同向雙螺桿擠出機中進行共混，擠出、切粒，雙螺桿擠出機中共混工藝條件同實施例1，最后將上述粒料用注塑機注射成型，注塑條件同實施例1，制得高性能的改性聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料。
3、將干燥過的納米碳酸鈣30公斤加入高速混合機內(nèi)，于溫度100℃，加入硬酸酯0.45公斤，混合10分鐘，制得表面處理過的納米碳酸鈣；然后將表面處理過的納米碳酸鈣與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物15公斤、乙烯-辛烯共聚物15公斤，加入雙輥煉膠機或密煉機中，于溫度145℃熔融共混10分鐘后，加入引發(fā)劑過氧化二異丙苯0.4公斤，馬來酸酐0.2公斤，繼續(xù)混煉5分鐘，拉片、造粒；再將粒料干燥后與聚苯乙烯100公斤加入同向雙螺桿擠出機中進行共混，擠出、切粒，雙螺桿擠出機中共混工藝條件同實施例1，最后將上述粒料用注塑機注射成型，注塑條件同實施例1，制得高性能的改性聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料。
表1引發(fā)劑的效果

表2納米碳酸鈣含量的影響

表3工藝的影響

權(quán)利要求
1.聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料的配方組合按重量計為聚苯乙烯100份彈性體 10～60份引發(fā)劑 0.01～1.2份納米碳酸鈣 10～60份表面處理劑 0.05～3.0份其中表面處理劑為鈦酸酯、鋁酸酯或硬脂酸中的任一種，引發(fā)劑為過氧化二異丙苯或者過氧化二異丙苯與馬來酸酐的復(fù)合引發(fā)劑。
2.如權(quán)利要求1所述聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料，其特征在于彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡膠和乙烯-辛烯共聚物中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料的制備方法，其特征在于(1)將烘干的納米碳酸鈣10～60重量份，表面處理劑0.05～3.00重量份，加入高速混合機內(nèi)，于溫度60～100℃混合5～10分鐘，制得表面處理的納米碳酸鈣，(2)將上述表面處理過的納米碳酸鈣與彈性體10～60重量份，加入雙輥煉膠機或密煉機中，于溫度120～140℃共混5～10分鐘，加入引發(fā)劑0.01～1.20份，混煉2～5分鐘，拉片、造粒，(3)將上述粒料干燥后與聚苯乙烯100重量份加入同向雙螺桿擠出機中進行共混，擠出、切粒，得到高性能的改性聚苯乙烯復(fù)合材料，雙螺桿擠出機的各段溫度為120℃、140℃、160℃、180℃、190℃、190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120～200rpm，(4)將上述粒料產(chǎn)品用注塑機注射成型，注塑溫度為160～200℃，注塑速度為0.05～0.15m/s，壓力為50～60MPa，制得高性能的改性聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料試樣或制品。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚苯乙烯/彈性體/納米碳酸鈣三元復(fù)合材料及其制備方法，其特點是將干燥過的納米碳酸鈣10～60重量份，加入高速混合機內(nèi)，于溫度60～100℃，加入表面處理劑0.05～3.00重量份，混合6分鐘，制得表面處理過的納米碳酸鈣；然后將表面處理過的納米碳酸鈣與彈性體10～60重量份，加入雙輥煉膠機或密煉機中，于溫度120～140℃共混5～10分鐘，加入引發(fā)劑0.01～1.20重量份，繼續(xù)混煉2～5分鐘，拉片、造粒；再將粒料干燥后與聚苯乙烯100重量份加入同向雙螺桿擠出機中進行共混，擠出、切粒，得到高性能的改性聚苯乙烯復(fù)合材料。雙螺桿擠出機的溫度為120℃～ 190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120～200rpm；上述粒料可用注塑得到高性能的試樣或制品。
文檔編號C08K3/26GK1597760SQ200410040238
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
發(fā)明者黃銳, 袁紹彥 申請人:四川大學(xué)