雙向拉伸聚苯乙烯組合物、制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙向拉伸聚苯乙烯組合物、制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙向拉伸聚苯乙烯（B0PS)片材和薄膜是近年來發(fā)展起來的一種新型的"綠色包 裝材料"，它具有強(qiáng)度高、剛性大、透明性好、加工方便、易于著色、熱封可靠等優(yōu)點(diǎn)，用其加 工的包裝制品形狀穩(wěn)定、美觀挺括，在包裝各種工藝品、旅游品、食品、醫(yī)藥、紡織品、服裝和 日用品、小五金商品文化用品及用于快餐盒時(shí)，具有良好的外觀展示效果和增強(qiáng)貨架沖擊 的性能。
[0003] B0PS是以通用聚苯乙烯（GPPS)為原料，但由于GPPS硬而脆，容易斷裂，并且沖擊 強(qiáng)度低而影響了應(yīng)用。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)雙向拉伸聚苯乙烯片材或薄膜，除了需要特定的加 工工藝，一般都要在加工過程中添加增韌劑。中國(guó)專利CN1727393A中，為了增加產(chǎn)品的拉 伸強(qiáng)度和韌性，采用雙螺桿擠出機(jī)，將95~97% (重量比）的透明高抗沖聚苯乙烯樹脂和 3~5%增韌劑充分?jǐn)嚢?、混合，然后熔融擠出，經(jīng)急冷形成厚片，再經(jīng)雙向拉伸，制得B0PS 薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種可直接用于制備雙向拉伸聚苯乙烯片材和薄膜，并且 無(wú)需在加工過程中添加增韌劑的雙向拉伸聚苯乙烯組合物。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù) 方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005] 本發(fā)明提供一種雙向拉伸聚苯乙烯組合物，其包含聚苯乙烯和聚苯乙烯接枝順 丁橡膠，在所述聚苯乙烯組合物中，順丁橡膠單元的含量占苯乙烯單元的含量的〇. 1~ lwt % 〇
[0006] 根據(jù)一個(gè)的【具體實(shí)施方式】，在所述聚苯乙烯組合物中，順丁橡膠單元的含量占苯 乙烯單元的含量的0. 2~0. 8wt %，優(yōu)選0. 3~0. 5wt %。
[0007] 根據(jù)一個(gè)的【具體實(shí)施方式】，所述順丁橡膠為低順式聚丁二烯橡膠，優(yōu)選星形低順 式聚丁二烯橡膠；更優(yōu)選在25°C下，5%苯乙烯溶液粘度（簡(jiǎn)稱SV值）為10~40cP的星 形低順式聚丁二烯。所述低順式聚丁二烯橡膠可以是順1，4-結(jié)構(gòu)含量在30-40%范圍內(nèi)的 聚丁二烯橡膠，優(yōu)選順1，4-結(jié)構(gòu)含量在35-40%范圍內(nèi)的聚丁二烯橡膠。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明的雙向拉伸聚苯乙烯組合物中聚苯乙烯的粘均分子量為7~9萬(wàn)。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明的雙向拉伸聚苯乙烯組合物中的橡膠粒子的粒徑0. 08~0. 2um。
[0010] 本發(fā)明還提供了上述雙向拉伸聚苯乙烯組合物的制備方法。所述制備方法包括：
[0011] 步驟1)，將所述順丁橡膠溶解于苯乙烯單體中；
[0012] 步驟2)，通過熱引發(fā)或者引發(fā)劑引發(fā)苯乙烯單體自身聚合以及在順丁橡膠上接 枝；
[0013] 步驟3)，聚合結(jié)束后，脫除多余的苯乙烯單體，得到所述雙向拉伸聚苯乙烯組合 物。
[0014] 根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方式，步驟1)中所述順丁橡膠的加入量為苯乙烯單體加入 量的0. 1~2wt %。
[0015] 根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方式，在步驟2)中，反應(yīng)條件為：首先在100°C~130°C下反 應(yīng)3~5小時(shí)，然后在130°C~140°C下反應(yīng)1~3小時(shí)，之后在140°C~170°C下反應(yīng)2~ 3小時(shí)。
[0016] 根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方式，所述引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過氧化二異丙苯、過氧化氫 異丙苯、過氧化苯甲?；蜻^氧二叔丁基中的至少一種，優(yōu)選采用過氧化氫異丙苯。引發(fā)劑的 用量可以為苯乙烯單體總量的0. lwt%~2wt%。
[0017] 上述的聚合任選地加入有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋，所述的有機(jī)溶劑優(yōu)先采用芳烴類，如 甲苯、二甲苯或乙基苯等。有機(jī)溶劑的用量一般為苯乙烯單體總量的0~60wt%，優(yōu)選為 10 ~30wt %。
[0018] 另外在上述的自由基聚合過程中還可用本行業(yè)公知的其他一些助劑，如防老 劑、抗氧化劑，具體如：2, 2, 4-三甲基-1，2-二氫喹啉聚合體（RD);四[3-(3,5-二叔丁 基-4-羥基）苯基丙酸]季戊四醇酯（1010)、三（2, 4-二叔丁基）苯基亞磷酸酯（168)、 雙十八烷基季戊四醇雙亞磷酸酯（618)、N-環(huán)己基一 Ν'-苯基對(duì)笨二胺（4010)、2,2' - 亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基）酚（2246)、3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸十八碳醇酯 (1076)等；熱穩(wěn)定劑，具體如硬脂酸鋅、硬脂酸鉛、硬脂酸鎘。
[0019] 本發(fā)明采用的攪拌形式可采用錨式攪拌器、框式攪拌器、單螺帶式攪拌器、雙螺帶 式攪拌器、底部三角板中上部螺帶式攪拌器，其中螺帶可以是單螺帶或雙螺帶。本發(fā)明優(yōu) 先選用底部三角板中上部螺帶復(fù)合式攪拌器，攪拌速為150~180rpm/min，優(yōu)選為170~ 180rpm/min〇
[0020] 聚苯乙烯的分子量對(duì)其性能影響很大，粘均分子量低于5萬(wàn)，則機(jī)械強(qiáng)度很低，分 子量高于10萬(wàn)，加工性能很差。聚合反應(yīng)溫度是影響聚合物分子量的主要因素，反應(yīng)溫 度愈高，形成的活性中心愈多，反應(yīng)速率越快，聚合物分子量越低，反應(yīng)溫度每上升10°c~ 20°C分子量成倍下降。所以必須調(diào)節(jié)聚合反應(yīng)溫度以控制聚苯乙烯粘均分子量在5~10 萬(wàn)之間（重均分子量在10~40萬(wàn)之間）。本發(fā)明所進(jìn)行的聚合在100~170°C溫度下進(jìn) 行，壓力為常壓。
[0021] 為了控制聚合物分子量和提高單體轉(zhuǎn)化率，可采用分段聚合的形式，即選擇在不 同的聚合的反應(yīng)溫度下聚合相應(yīng)的時(shí)間，本發(fā)明的聚合溫度和相應(yīng)時(shí)間的選擇為：l〇〇°C~ 130°C下4小時(shí)，130°C~140°C反應(yīng)2小時(shí)，140°C~170°C反應(yīng)1. 5小時(shí)。
[0022] 本發(fā)明還提供上述雙向拉伸聚苯乙烯組合物用于制備雙向拉伸聚苯乙烯片材和/ 或薄膜的應(yīng)用。
[0023] 本發(fā)明的雙向拉伸聚苯乙烯組合物，采用了順丁橡膠改性聚苯乙烯。由于橡膠的 含量很低，所形成橡膠粒子的粒徑很小，所以產(chǎn)品具有優(yōu)良的透明性和光澤性；同時(shí)又具有 優(yōu)良的雙向拉伸性能。本發(fā)明的雙向拉伸聚苯乙烯組合物可作為B0PS的基料，由于不需要 在后期加工過程中加入增韌劑，因而不會(huì)造成產(chǎn)品力學(xué)性能的損失。
[0024] 本發(fā)明提供的制備雙向拉伸聚苯乙烯組合物的方法，聚合工藝簡(jiǎn)單，能夠在工業(yè) 裝置上在線生產(chǎn)。通過該方法制備的雙向拉伸聚苯乙烯組合物，不但保持了聚苯乙烯優(yōu)良 的光學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的雙向拉伸能力。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，以加深對(duì)本發(fā)明的理解。以下所給的實(shí)施例 是為了更好的說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0026] 物性測(cè)試方法：
[0027] 1、光澤度（60° )(光澤單位）：依GB/T8807-1988測(cè)試；
[0028] 2、透光率（2mm) (% ):依 GB/T2410-2008 測(cè)試；
[0029] 3、雙向拉伸性能測(cè)試：采用雙向拉膜機(jī)，在138°C下對(duì)樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)測(cè)試，預(yù) 熱時(shí)間2min。樣品測(cè)試時(shí)的拉伸速率分別為50% s UOO% s \250% s UOO% s 400% s、拉伸速率越快，拉伸成膜倍率越大，表明該樣品的雙向拉伸性能越好。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 將星形低順式聚丁二烯橡膠730AX(日本旭化成公司生產(chǎn)，25°C下，5%苯乙烯溶 液粘度為35cP) 8g、苯乙烯（燕山石化生產(chǎn)）1700g及乙基苯300g加入釜中，攪拌均勻，溶脹 8小時(shí)，再加入防老劑10760.