專利名稱：高耐熱高剛性環(huán)保型聚苯乙烯樹脂組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚苯乙烯樹脂組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯樹脂作為五大通用塑料之一，具有成型性優(yōu)良、性能適中、電絕緣性、低吸濕性、容易染色和價格低廉等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于包裝、電子、汽車、家電、儀表、日用品、玩具、建筑等行業(yè)。但是，聚苯乙烯樹脂耐熱性及剛性稍差，其熱變形溫度(HDT)在80°C左右 (ASTM D648，負荷I. 82MPa)，導致聚苯乙烯樹脂在高耐熱應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，如微波食品包裝領(lǐng)域、熱飲包裝領(lǐng)域及部分電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)部件等。同時，隨著電子電器產(chǎn)品殼體越來越大型化、薄壁化及輕量化的發(fā)展趨勢，要求聚苯乙烯樹脂具有良好的剛性及耐熱變形性能。由于在合成、制備、改性以及成型過程中，苯乙烯類聚合物會含有部分揮發(fā)物，其來源一般有殘留單體、溶劑、添加劑以及降解產(chǎn)生的小分子物質(zhì)等，上述揮發(fā)物歸屬于V0C， 較常見的有苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、甲醛以及酮類等多個種類。隨著公眾環(huán)保健康意識增強，人們對室內(nèi)氣味及空氣質(zhì)量提出更高要求。苯乙烯類聚合物作為家電、0A，包裝材料、日用品、玩具、運動器材、鞋材、線纜、儀器儀表、電子元器件及設(shè)備、建筑材料及汽車材料等領(lǐng)域使用較多的材料，尤其是家電、0A、玩具及車用材料，對氣味及VOC要求更為嚴格。目前，提高聚苯乙烯樹脂耐熱性及剛性主要途徑有①通過合成聚苯乙烯樹脂時提高其分子量，但由于聚苯乙烯樹脂一般通過自由基聚合制備，提高分子量需要延長合成時間一方面造成橡膠相交聯(lián)導致力學性能下降，另一方面會造成生產(chǎn)成本提高加入其它耐熱性工程塑料形成合金，如聚碳酸酯(PC)樹脂、聚苯醚(PPO)樹脂以及馬來酰亞胺類聚合物等，加入上述樹脂一方面導致材料流動性降低、加工溫度提高，另一方面導致材料成本明顯提聞。降低聚苯乙烯樹脂的氣味及VOC含量主要途徑有①通過合成后期脫揮工藝進行，但延長脫揮時間或提高脫揮溫度，一方面會造成聚苯乙烯樹脂交聯(lián)/降解等副反應(yīng)發(fā)生而影響性能，另一方面延長脫揮時間或提高脫揮溫度又會大大提高生產(chǎn)成本。②輔助脫揮，即采用加入汽提劑的方法，也能明顯降低苯乙烯類聚合物的氣味、殘留單體、溶劑及VOC 含量。如R. J.奧爾布萊克《聚合物脫揮》提及采用單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機同時引入汽提劑的方法進行脫揮。又如美國專利5380822及5350813描述了除掉聚合物中殘留單體的方法，它包括向熔體中注水或適當?shù)目衫淠黧w，然后讓排出物流過閃蒸罐。盡管汽提劑工藝可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但由于汽提劑直接加入到原材料時，大量的汽提劑不能浸入到原材料中，一方面加入螺桿擠出機操作困難，另一方面，即便是加入到螺桿擠出機，由于擠出機溫度較高，汽提劑在喂料口很容易氣化溢出，起不到氣提的效果，因此需要采用特殊具有可調(diào)節(jié)流量及噴射出料功能的注射噴嘴，同時需要添加加壓混合區(qū)用于改善汽提劑的分配并限制汽提劑蒸汽從目標排氣段溢出，導致上述方法均存在成本較高，操作困難等。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高耐熱高剛性環(huán)保型聚苯乙烯樹脂組合物。本發(fā)明的另一目的在于提供上述高耐熱高剛性環(huán)保型聚苯乙烯樹脂組合物的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種高耐熱高剛性環(huán)保型聚苯乙烯樹脂組合物，按重量百分比計，包含如下組分 聚苯乙烯樹脂59 99%
SMA 樹脂0. 5 30%
汽提劑母粒0 10%
抗氧劑0. 01 1% ；
所述汽提劑母粒是由基體和汽提劑組成。其中，所述聚苯乙烯樹脂包括通用級聚苯乙烯樹脂(GPPS)、高抗沖聚苯乙烯樹脂 (HIPS)及苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(K膠或K-樹脂)中的一種或幾種混合物。所述SMA樹脂具有低馬來酸酐含量和高分子量特征，其中馬來酸酐含量為2 10%,重均分子量Mw為10 30萬。所述汽提劑母粒是由基體和汽提劑組成；所述基體具有一維或多維的多孔結(jié)構(gòu)， 其微孔為開口結(jié)構(gòu)，微孔孔徑為O. f IOOnm ;所述汽提劑為在常溫25°C及標準大氣壓下沸點和/或閃點低于200°C的液體物質(zhì)。所述汽提劑母?；w為木粉、植物纖維、淀粉、紙、沸石、分子篩、硅藻土、硅膠、麥飯石、六環(huán)石、凹凸棒石黏土、多孔氧化鋁、發(fā)泡聚苯乙烯、發(fā)泡聚丙烯、發(fā)泡聚酯和發(fā)泡熱塑性彈性體中的一種或幾種混合物；所述汽提劑為部分醇類、白油、水、溶劑油、食用油、橡膠填充油、潤滑油基礎(chǔ)油、硅油和增塑劑中的一種或幾種混合物。所述抗氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類和金屬鈍化劑中一種或幾種混合物。上述高耐熱高剛性環(huán)保型聚苯乙烯樹脂組合物的制備方法，包括以下步驟
a、汽提劑母粒的制備將汽提劑母粒所用基體置于壓強〈O.IMPa的環(huán)境容器中，然后將汽提劑注入環(huán)境容器中，得到汽提劑母粒；
b、按配比秤取各種原料；
C、將各組分在高速混合機中混合3飛分鐘；
d、用螺桿擠出機將混合好的物料熔融擠出、造粒，其工藝條件為雙螺桿擠出機長徑比為32 40，螺筒各分區(qū)溫度應(yīng)保持在50 350°C之間，螺桿轉(zhuǎn)速為100 600轉(zhuǎn)/分鐘， 停留時間為O. 5 2分鐘，壓力為5 50MPa。所述雙螺桿擠出機上設(shè)有一個或兩個以上的自然排氣口或真空排氣口。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果
I)本發(fā)明采用低馬來酸酐含量和高分子量特征的SMA樹脂，馬來酸酐成分及高分子量保證該類型SMA樹脂具有高耐熱及高剛性特征，且其極性與聚苯乙烯樹脂相差不大，與聚苯乙烯樹脂相容性較好，能在大幅度提高聚苯乙烯樹脂耐熱性及剛性的同時，不會明顯影響聚苯乙烯樹脂的力學性能及加工性能；
2)本發(fā)明所用汽提劑母粒經(jīng)過負壓處理，母粒制備工藝簡單，由于汽提劑常溫常壓下能穩(wěn)定的存在于母?；w中，加入螺桿擠出機方便易行，能克服汽提劑不能直接加入到原材料中的缺點，且螺桿前段汽提劑不會過早溢出，氣提效果明顯，而且由于汽提劑母粒只需要具有負壓能力的容器，加入時螺桿擠出機時不需要額外添置成本昂貴的汽提劑加入熔體的裝置及改裝設(shè)備，因此生產(chǎn)成本低廉；
3)本發(fā)明采用汽提劑母粒的方法，所制備的聚苯乙烯樹脂組合物氣味等級按照大眾PV3900氣味標準能達到3級，揮發(fā)份含量降低至O. 2%以下，苯乙烯殘單含量能降低至 200ppm以下，TVOC含量降低至200 μ gC/g以下，有效地降低苯乙烯類聚合物的氣味及VOC 含量;
4)本發(fā)明所制得的聚苯乙烯樹脂組合物能廣泛用于包裝材料、日用品、家電、0A、玩具、 運動器材、鞋材、線纜、儀器儀表、電子元器件及設(shè)備、建筑材料及汽車材料中耐熱及環(huán)保要求嚴格的材料領(lǐng)域；
5)本發(fā)明采用汽提劑母粒制備苯乙烯類聚合物組合物，便于各種助劑加入及原材料混合，尤其適用于復合材料改性領(lǐng)域，制備各種功能性復合材料。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明，以下實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受下述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。對比例
按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料；將各組分在高速混合機中混合3飛分鐘；用螺桿擠出機將混合好的物料熔融擠出、造粒，其工藝條件為螺桿擠出機具有一個自然排氣口，雙螺桿擠出機長徑比為32 40，螺筒各分區(qū)溫度應(yīng)保持在50 350°C之間， 螺桿轉(zhuǎn)速為100 600轉(zhuǎn)/分鐘，停留時間為O. 5 2分鐘，壓力為5 50MPa。實施例I
按表I配方組成制備汽提劑母粒，將汽提劑母粒所用基體置于負壓(壓強〈O. IMPa)環(huán)境容器中，然后將定量的汽提劑注入負壓環(huán)境容器中，得到汽提劑母粒；
按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例2
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例3
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例4
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。
實施例5
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例6
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表2所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例7
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表3所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例8
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表3所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例9
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表3所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例10
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表3所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例11
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表3所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。實施例12
按按表I配方組成制備汽提劑母粒，按表3所示的組分的重量百分配比稱取各種原料，其余同對比例。表I汽提劑母粒的組成及含量
組分名稱汽提劑母粒I汽提劑母粒2汽提劑母粒3開孔發(fā)泡SBS彈性體(%)70開孔發(fā)泡聚苯乙烯(%)70分子篩(%)705#白油(%)30水(%)30甲醇(%)30
表2對比例及實施例中各組成及含量
組分名稱對比例實施例I實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6HIPS 樹脂(％)99. 59984. 569. 596. 58267SMA樹脂(%)O. 51530O. 51530汽提劑母粒I (%)2. 52. 52. 5抗氧劑O. 5O. 5O. 5O. 5O. 5O. 5O. 5
表3實施例中各組分的組成及含量
組分名稱實施例7實施例8實施例9實施例10實施例11實施例12HIPS 樹脂(％)9479. 564. 58974. 559. 5SMA樹脂(%)O. 51530O. 51530汽提劑母粒2(%)55權(quán)利要求
1.一種聚苯乙烯樹脂組合物，其特征在于按重量百分比計，包含如下組分聚苯乙烯樹脂59 99%SMA 樹脂0. 5 30%汽提劑母粒0 10%抗氧劑0. 01 1% ；所述汽提劑母粒是由基體和汽提劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚苯乙烯樹脂組合物，其特征在于所述SMA樹脂的馬來酸 Hf含量為2 10%,重均分子量Mw為10 30萬。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚苯乙烯樹脂組合物，其特征在于所述基體具有一維或多維的多孔結(jié)構(gòu)，其微孔為開口結(jié)構(gòu)，微孔孔徑為O. f IOOnm ;所述汽提劑為在常溫25°C及標準大氣壓下沸點和/或閃點低于200°C的液體物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚苯乙烯樹脂組合物，其特征在于所述基體為木粉、植物纖維、淀粉、紙、沸石、分子篩、硅藻土、硅膠、麥飯石、六環(huán)石、凹凸棒石黏土、多孔氧化鋁、發(fā)泡聚苯乙烯、發(fā)泡聚丙烯、發(fā)泡聚酯和發(fā)泡熱塑性彈性體中的一種或幾種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚苯乙烯樹脂組合物，其特征在于所述汽提劑為醇類、白油、水、溶劑油、食用油、橡膠填充油、潤滑油基礎(chǔ)油、硅油和增塑劑中的一種或幾種混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚苯乙烯樹脂組合物，其特征在于所述抗氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類和金屬鈍化劑中一種或幾種混合物。
7.權(quán)利要求I飛任一項所述的聚苯乙烯樹脂組合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟a、汽提劑母粒的制備將汽提劑母粒所用基體置于壓強〈O.IMPa的環(huán)境容器中，然后將汽提劑注入環(huán)境容器中，得到汽提劑母粒；b、按配比秤取各種原料；C、將各組分在高速混合機中混合3飛分鐘；d、用螺桿擠出機將混合好的物料熔融擠出、造粒，其工藝條件為雙螺桿擠出機長徑比為32 40，螺筒各分區(qū)溫度應(yīng)保持在50 350°C之間，螺桿轉(zhuǎn)速為100 600轉(zhuǎn)/分鐘， 停留時間為O. 5 2分鐘，壓力為5 50MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚苯乙烯樹脂組合物的制備方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機上設(shè)有一個或兩個以上的自然排氣口或真空排氣口。
全文摘要
本發(fā)明公開了高耐熱高剛性環(huán)保型聚苯乙烯樹脂組合物及其制備方法。聚苯乙烯樹脂組合物包含如下組分聚苯乙烯樹脂59～99%；SMA樹脂0.5～30%；汽提劑母粒0～10%；抗氧劑0.01～1%；所述汽提劑母粒是由基體和汽提劑組成。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本降低，能有效地提高聚苯乙烯樹脂的耐熱性和剛性而不會降低其力學性能，同時降低聚苯乙烯樹脂的氣味及VOC含量，所制備的聚苯乙烯樹脂組合物能用于包裝材料、日用品、家電、OA、玩具、電子元器件及設(shè)備、建筑材料及汽車材料中耐熱性及環(huán)保性要求嚴格的材料領(lǐng)域。
文檔編號C08L23/12GK102604247SQ20121005133
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者付錦鋒, 劉奇祥, 王林, 胡志華, 蔡彤旻, 郭少華, 陳日平 申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司