一种应用于PP/PS合金的相容剂的制作方法

一种应用于pp/ps合金的相容剂
技术领域
1.本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种应用于旅行箱、支架、建材、电器等领域的pp/ps合金相容剂。

背景技术：

2.目前有机合金的研发是有机高分子研究中较为活跃的研究领域，研究有机合金可以实现将不同高分子材料的有利性能结合，并且拓展出全新的应用领域，从而满足工业实际对于材料的需求。有机合金的研发相对于聚合物的研发，研发成本低、风险低、费用低，且有机合金的性能优异，常常可以开拓出两种均聚物都没有的性能。
3.目前在pp/ps合金常用的相容剂组分是sbs、威达美(pp基弹性体)、poe等。sbs是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，是sbcs中产量较大、成本较低的一种材料，有利于工业生产，且其兼具塑料和橡胶的性能，可以改善有机合金的耐冲击性能。威达美是一种常用的丙烯基弹性体，具有较好的包覆性能，可以和各种材料有较好的相容性并具有优良的可加工性能。poe是乙烯和辛烯的共聚物聚物，它是一种具有优良特性的热塑性弹性体，其广泛应用在尼龙(pa)、聚丙烯(pp)聚合物材料中。
4.pp/ps合金主要由pp/ps共混改性组成，但两者相容性较差，直接进行熔融共混时难以将其分散在对方组分当中，形成的共混物分散相比较粗糙，力学性能较差，较容易发生起皮现象，因此解决pp与ps的相容性和界面粘结性是制备pp/ps合金的关键。

技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，发明人通过大量的研究发现，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sbs)，可以有效增加pp/ps合金的韧性、抗冲击性能，并且减少起皮现象，不仅可以增加pp/ps合金的界面粘结性能，还可以增加合金的韧性、抗冲击性能，而且具有明显的价格优势。
6.为此，本发明的目的是提供一种应用于pp/ps合金的相容剂，按重量份计，由90至100重量份的主料和0至10重量份的辅料组成；其中，
7.所述主料包含至少50重量份的第一主料组分和至少20重量份的第二主料组分；所述第一主料组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述第二主料组分为一种弹性体；具体地，所述第二主料组分的含量小于等于所述第一主料组分的含量；
8.所述辅料包含接枝改性剂、助反应剂、引发剂、抗氧化剂、润滑剂、甲基硅油、线性低密度聚乙烯粉(lldpe粉)。
9.进一步地，在一个优选方案中，所述第一主料组分包含50至80重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述第二主料组分包含20至50重量份的第二主料组分，所述第二主料组分选自乙烯-丁烯弹性体(poe)、威达美(丙烯基弹性体)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)、茂金属(mpe)或多种弹性体复配共聚物中的一种或多种。
10.进一步地，在一个优选方案中，所述接枝改性剂选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、
富马酸、衣康酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸酐(mat)、衣康酸酐、巴豆酸酐和柠康酸酐中的一种或多种。
11.进一步地，在一个优选方案中，所述助反应剂为单烯烃单体，选自苯乙烯(st)和二乙烯苯(dvb)中的一种或两种。
12.进一步地，在一个优选方案中，所述引发剂为过氧化物型引发剂，选自2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(dtbh)、过氧化二异丙苯(dcp)和过氧化二苯甲酰(bpo)中的一种或多种。
13.进一步地，在一个优选方案中，所述抗氧化剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]酯(抗氧化剂1010)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯抗氧化剂168)、β(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、2,6二叔丁基对甲酚中的一种或多种。
[0014]
进一步地，在一个优选方案中，所述润滑剂选自硬脂酸酯(pets)、硅酮粉、聚乙烯蜡中的一种或多种。
[0015]
进一步地，在一个优选方案中，按重量份计，包括以下组分：
[0016][0017]
进一步地，在一个优选方案中，按重量份计，包括以下组分：
[0018]
[0019][0020]
低密度聚乙烯粉末2至7份；具体地，按重量份计，包括以下组分：
[0021][0022]
在一些优选方案中，具体地，按重量份计，包括以下组分：
[0023][0024]
进一步地，在一个优选方案中，所述pp/ps合金选自通用型聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、聚丙烯、有机合金及其混合物的聚合物材料中的一种或多种。
[0025]
在另一方面，本发明提供一种用于pp/ps合金的相容剂的制备方法，包括将主料与辅料在挤出机中进行共混获得。
[0026]
进一步地，在一个优选方案中，所述挤出机是双螺杆挤出机。
[0027]
进一步地，在一个优选方案中，当辅料组分中添加有甲基硅油时，将甲基硅油先与主料混合至其表面润湿后再与其他辅料组分混合。
[0028]
在另一方面，本发明还提供上一种pp/ps合金材料，所述pp/ps合金材料由上述相容剂参与制备获得。
[0029]
本发明具有的有益效果是：
[0030]
1.本发明以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为第一主料，弹性体材料为第二主料，配合辅料，得到的pp/ps合金相容剂，用于pp/ps合金材料相比于pp和ps材料，拥有更加优异的韧性和抗冲击性能，拥有更加广阔的应用市场；
[0031]
2.本发明的pp/ps合金相容剂可以增加制品的韧性以及抗冲击性能，同时有效的改善pp/ps体系中相容性较差的问题，改善界面粘结性能，可以满足工业需求；
[0032]
3.本发明的pp/ps合金相容剂可以用于旅行箱、支架、建材、电器等领域，包括但不限于pp/ps合金材料。
具体实施方式
[0033]
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得；检测方法若无特别说明，均为常规检测方法。
[0034]
本发明的相容剂包含主料和辅料。其中，
[0035]
主料：包含第一主料组分，该第一主料组分是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，其含量可以为50、55、60、65、70、75、80重量份(按重量份计)。
[0036]
在本发明中，sbs的含量优选为50至80重量份，更优选55至75重量份，特别优选60至65重量份。
[0037]
除了上述的第一主料组分之外，根据本发明的相容剂还可以包含第二主料组分，该第二主料组分可以是现有工业生产中常用的弹性体物质，例如：乙烯-丙烯共聚物(poe)；还可以是威达美(丙烯基弹性体)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、茂金属或多种弹性体复配共聚物。
[0038]
根据本发明的第二主料组分的含量可以为20、25、30、35、40、45、50重量份(按重量份计)。
[0039]
在本发明中，第二主料组分的含量优选为20至50重量份，更优选30至40重量份，特别优选35至40重量份。
[0040]
根据本发明，所述第二主料组分的含量小于等于所述第一主料组分的含量。
[0041]
辅料：包含接枝改性剂、助反应剂、引发剂、润滑剂、抗氧化剂、lldpe粉、甲基硅油。
[0042]
根据本发明，所述接枝改性剂可以选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸酐、衣康酸酐、巴豆酸酐和柠康酸酐；优选马来酸酐、衣康酸酐、巴豆酸酐和柠康酸酐中的一种或多种；特别优选马来酸酐(mah)。
[0043]
根据本发明的接枝改性剂的用量可以为0、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、
1.2重量份(按重量份计)。所述接枝改性剂的份数优选为0或0.5至1.0重量份，更优选0或0.6至0.8重量份。
[0044]
根据本发明，所述助反应剂为单烯烃单体，优选选自苯乙烯(st)和二乙烯苯(dvb)。根据本发明的助反应剂的用量可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5重量份，所述助反应剂的含量优选为0至0.5重量份，更优选为0或0.3至0.4重量份(按重量份计)。
[0045]
根据本发明，所述引发剂为过氧化物型引发剂，优选选自2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(dtbh)、过氧化二异丙苯(dcp)和过氧化二苯甲酰(bpo)。根据本发明的引发剂的用量可以为0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10重量份(按重量份计)。所述引发剂的用量优选为0至0.07重量份，更优选0至0.05重量份，特别优选0或0.2至0.5重量份。
[0046]
此外，根据本发明的辅料还可以包含lldpe粉料和硅油。lldpe粉料主要用于辅料的配制，其可以将mah和引发剂稀释，与主料混合下料时做出的产品稳定性更好。硅油(优选甲基硅油)可以先与主料混合至其表面润湿后再与其他粒料混合。
[0047]
根据本发明，硅油的用量可以为0.1至0.5重量份，优选0.2至0.4重量份，特别优选0.3重量份。
[0048]
根据本发明，lldpe粉料的用量为0至10.0重量份，优选0至7.0重量份，特别优选0或3.5至6重量份。
[0049]
在本发明中接枝改性剂、助反应剂、引发剂、抗氧化剂、润滑剂、lldpe粉可以不添加，且接枝改性剂、助反应剂、引发剂、lldpe粉上述四种辅料组分在试验方案中应该当同时添加或同时不添加。
[0050]
在另一个方面，本发明提供了一种应用于pp/ps合金的相容剂的制备方法，包括将主料与辅料在挤出机中进行共混获得相容剂；所述挤出机是双螺杆挤出机。当该相容剂包括添加硅油的辅料组分时，应先将硅油与主料混合至其表面润湿后，再与其他辅料组分混合。
[0051]
根据本发明的相容剂可以用于pp/ps合金材料，所述合金材料可以是聚丙烯(pp)、通用型聚丙烯(gpps)、高抗冲聚苯乙烯(hips)、有机合金及其混合物等的聚合物材料。例如废旧工业制品和生活垃圾中常常出现的白污染，废弃树脂材料中存在大量的pp和ps树脂材料可以作为原料净化再加工，制成pp/ps合金，应用于一些较为低端的生活产品制造中，包括建筑工地用水泥模板等。基于降低成本和性能的需求，一些需要较低密度且具有一定力学性能的要求的轻便型家居生活用具，例如：旅行箱拉杆、自拍杆、拐杖、支架等领域也需要用到所述pp/ps合金及其相容剂。
[0052]
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
[0053]
原料和设备：
[0054]
在实施例中使用的所有原料，例如：pp、sbs、sebs、威达美、poe、mpe、gpps、hips、gpps、赣州能之光新材料有限公司改性材料。
[0055]
在实施例中使用的设备如下：
[0056]
双螺杆挤出机，型号为hk26，购自科亚机械有限公司；
[0057]
注塑机，型号为ma900ⅲ，购自海天塑机集团有限公司；
[0058]
微型电子万能试验机，型号为cmt4204，购自美特斯系统有限公司。
[0059]
在实施例中进行的性能测试根据如下进行：
[0060]
拉伸强度和断裂伸长率测试按gb/t10470-1992进行，样品尺寸为150
×
10
×
4mm，拉伸速率为50mm/min；
[0061]
弯曲强度和弯曲模量测试按gb/t3356-1996进行，样品尺寸为80
×
10
×
4mm，拉伸速率为2mm/min；
[0062]
缺口冲击强度测试按gb/t1843-1996进行测试，试样尺寸为80
×
10
×
4mm，缺口深度为2mm。
[0063]
相容剂的制备方法：
[0064]
按照表1所示的对比例1和实施例1-5的各个组分进行配比，将各个主料组分与各个辅料组分混合后倒入双螺杆挤出机进行共混，其中，挤出机的主机转速为330r/min和喂料速度为20hz。在共混之后，进行挤出、切粒，以备后续使用。
[0065]
表1：相容剂的主料组分和辅料组分的配比(单位：份)
[0066][0067]
注塑件样品的制备：
[0068]
对比例3-5和实施例6-10的注塑件样品配比如表2所示。将pp、hips、gpps在80℃的的真空烘干箱中烘干2小时，然后分别按照30、45、20重量份与5重量份的如上制备的相容剂共混后倒入双螺杆挤出机。挤出机的工艺参数设置参见表3。
[0069]
表2：注塑件样品的配比(单位：份)
[0070][0071][0072]
表3：在注塑件样品制备时的挤出机工艺参数
[0073][0074]
将从挤出机获得的样品在70℃烘干机中烘干2小时。最后将烘干料倒入注塑机中，在190-210℃的温度下、使用75mpa的射出压力和75mpa保压压力成型制成注塑件样品。其中，该注塑件样品要求既不产生裙边也不产生缩水。
[0075]
性能测试：
[0076]
将上述制备的对比例3-5和实施例6-10的注塑件样品静置2小时以上，以避免内应力对测量的影响。然后使用微型电子万能试验机测量其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度。每项试验数据均为三组平行测试结果的平均值，结果如表4所示。
[0077]
表4：注塑件样品的机械性能测试结果
[0078][0079]
通过以上的性能测试结果可以看出，使用本发明配比制备的相容剂用于合金材料中，具有优良的力学性能和抗冲击性能，整体性能优异。而对比例3中，在不使用相容剂的情况下，无添加相容剂的pp/ps合金材料的冲击强度仅为8.881kj/m2、拉伸强度15.18mpa、断裂伸长率30.22％，较本发明性能差；对比例4和5中，无论是sbs复配威达美还是sbs复配poe在添加相容剂后拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度均有显著的提升，说明本发明主料配比合理；加入适当的辅料可进一步起到改善力学性能和抗冲击性能的作用；此外，使用本发明相容剂的制品起皮现象得到改善。
[0080]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0081]
另外，本发明通过端点表述的数值范围包括该范围内包含的所有数值以及端值。
[0082]
此外，根据本发明的优选的技术方案可以单独地或者以任意组合地与本发明的基础技术方案进行组合。所有如此组合的技术方案都包括在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，按重量份计，由90至100重量份的主料和0至10重量份的辅料组成；其中，所述主料包含至少50重量份的第一主料组分和至少20重量份的第二主料组分；所述第一主料组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述第二主料组分为一种弹性体；所述辅料包含接枝改性剂、助反应剂、引发剂、抗氧化剂、润滑剂、甲基硅油、线性低密度聚乙烯粉。2.根据权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，所述第一主料组分包含50至80重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述第二主料组分包含20至50重量份的第二主料组分，所述第二主料组分选自乙烯-丁烯弹性体、威达美、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、茂金属或多种弹性体复配共聚物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，所述接枝改性剂选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸酐、衣康酸酐、巴豆酸酐和柠康酸酐中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，所述助反应剂为单烯烃单体，选自苯乙烯和二乙烯苯中的一种或两种；所述引发剂为过氧化物型引发剂，选自2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯和过氧化二苯甲酰中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，所述抗氧化剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、β(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、2,6二叔丁基对甲酚中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸酯、硅酮粉、聚乙烯蜡中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
8.根据权利要求7所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：括以下组分：9.权利要求1所述的一种应用于pp/ps合金的相容剂，其特征在于，所述pp/ps合金选自通用型聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、聚丙烯、有机合金及其混合物的聚合物材料中的一种或多种。10.一种pp/ps合金材料，其特征在于，所述pp/ps合金材料由权利要求1-9任一项所述相容剂参与制备获得。

技术总结

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种应用于PP/PS合金的相容剂，该相容剂按重量份计，由90至100重量份的主料和0至10重量份的辅料组成；其中，所述主料包含至少50重量份的第一主料组分和至少20重量份的第二主料组分；所述第一主料组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，所述第二主料组分为一种弹性体；所述辅料包含接枝改性剂、助反应剂、引发剂、抗氧化剂、润滑剂、甲基硅油、线性低密度聚乙烯粉。本发明以苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为第一主料，弹性体材料为第二主料，配合辅料，得到的相容剂能有效增加PP/PS合金的韧性、抗冲击性能，并且减少起皮现象，还可以增加PP/PS合金的界面粘结性能，具有明显的价格优势。具有明显的价格优势。