一種高剛性高流動性聚苯乙烯組合物及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于聚苯乙烯材料【技術領域】，公開了一種高剛性高流動性聚苯乙烯組合物及其制備方法和應用。該聚苯乙烯組合物包括以下質量百分數的組分：高沖聚苯乙烯65～80％；透明聚苯乙烯15～25％；礦物填料5～10％；助劑0～8％；所述高沖聚苯乙烯的融指(200℃，5Kg)為3～6g/min，橡膠粒徑為0.5～3μm。該組合物優選特殊橡膠粒徑的高沖聚苯乙烯，及合適分子量和橡膠尺寸及分布的增韌劑，具有高剛性及高流動性，可直接成型復雜結構音箱，并通過加入礦物填料，提高材料密度，提高產品的尺寸穩定性、隔音效果，同時保持力學性能，可廣泛應用于視聽設備領域中，特別適用于制備音箱中，可獲得優異低音音質。
【專利說明】一種高剛性高流動性聚苯乙烯組合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于聚苯乙烯材料【技術領域】，特別涉及一種高剛性高流動性聚苯乙烯組合 物及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 有人曾比喻音箱是音響設備的喉舌，分頻器是心肺，而箱體卻是骨架，它是支撐起 整個揚聲器系統的結構。可見箱體對音箱的品質有很大的作用。箱體材料的材質和箱體的 形狀、尺寸都影響到箱體對音質的體現。其中箱體材料的加工性能又直接影響箱體的形狀， 因此箱體材料的材質是最重要的因素，選擇材料對箱體的制作非常重要。
[0003] 制作音箱箱體所用材料有木質材料、無機材料、合成樹脂材料和復合材料等。音箱 的主要目的是希望改善揚聲器的低頻輻射特性。音箱的主要作用是相當于一塊障板，防止 前后輻射的兩列波干涉抵消。理想狀態為障板本身不要有聲波輻射。事實上，揚聲器裝入音 箱后，音箱的壁面由于受到箱內聲波的激勵而振動，輻射聲波，特別是裝有揚聲器的面板， 由于流過音圈的電流與磁場的相互作用，使音圈受力運動，同時，磁缸受到音圈的一個周期 的反作用力，通過盆架傳遞到面板上，使得音箱的面板發生振動，盡管振動比較小，但是箱 板的面積很大，所以，它輻射的聲波的影響較大。
[0004] 由于箱體和壁面的共振吸收，將部分聲能轉變為振動能，從而以它的固有的振動 方式輻射聲波，這是原來信號中沒有的頻率成分。如果這些須率成分不耗散，則整個聲系統 將被"染色"。也就是說，在一定條件下，如果音箱材料選擇不好，音箱的結構不好，在揚聲器 輸出功率較大時，會聽到某些雜音，它的頻率成分固定不變，它的存在使聆聽者感到厭煩， 它對音質的影響是不可忽視的。
[0005] 獲得不染色的揚聲器重放的首要條件就是，揚聲器輻射的聲音只由振膜輻射/或 由設置的輻射口（例如倒相式揚聲器箱中的聲管輻射口或指數式和傳輸線式揚聲器箱中 的聲輻射口）來輻射，并能到達周圍空間。如果箱體材料的剛性不夠好，揚聲器的箱壁會被 激勵而產生自振，致使箱壁或多或少地具有透聲性，并有相當一部分的聲能量穿過箱壁在 外界空間中與揚聲器直接輻射的聲波發生反向干涉，結果引起揚聲器箱的頻響特性曲線不 規則，使音質變壞。
[0006] 總之，揚聲器箱的自振和聲波的透射都會引起聲波的干涉和衍射，從而使揚聲器 的音質變壞。通常箱體材料的密度越大，輸出聲音信號時，箱體產生的振動感覺越小。
[0007] 因此，希望揚聲器所用的箱體材料具有如下性能：
[0008] (1)面密度大，隔聲性能好，不容易起震；
[0009] ⑵楊氏模量大，剛性大；
[0010] (3)內部損耗大，有利于阻尼（吸震能力），聲阻抗尼等于材料的密度和材料的聲 速之間的乘積；
[0011] (4)制作揚聲器箱后，內部吸聲性好；
[0012] (5)彎曲及收縮小，長期使用不會產生裂縫；
[0013] (6)易于加工。
[0014] 以往所用的木質材料，音響特性雖然良好，但不能隨意制作所希望的形狀，且裝配 需要極高的技術。樹脂類材料成形加工容易，質量穩定，也容易制成所需形狀，但價格昂貴。 目前，價格較便宜的樹脂音箱材料有丙烯-乙烯嵌段共聚物。該樹脂耐沖擊性好，但剛性欠 佳。聚丙烯均聚體較之丙烯-乙烯嵌段共聚物，剛性雖稍有改善，但耐沖擊性變差，不適合 作音箱外裝飾材料。向丙烯-乙烯嵌段共聚物中添加填充材料，剛性雖能提高，但音響特性 (損耗系數）變差。也有嘗試使材料泡沫化以提高防振性能，但因材料輕量化，揚聲器的振 動會引起箱體自振，導致音質變差。
[0015] 專利申請CN201310651315. 8公開了一種高剛性聚苯乙烯材料，該材料包含高 抗沖聚苯乙烯、通用級聚苯乙烯、穩定劑、白油和染料。CN201210051335. 7公開了高耐 熱高剛性環保型聚苯乙烯樹脂組合物及其制備方法，通過添加 SM樹脂提高耐熱性能。 CN201310467987. 3提供了一種不影響材料的力學性能的聚苯乙烯碳酸鈣填充改性材料以 及其制備方法，通過加入碳酸鈣改善材料力學性能。CN201310171145. 3公開了一種聚苯乙 烯塑料板，通過添加劑提高聚苯乙烯塑料板韌性和機械強度，這些添加劑包括：填充劑、促 進劑以及增強劑等。但是上述現有研宄仍存在剛度或制品的尺寸精度不夠等缺陷。
【發明內容】
[0016] 為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種高剛性高 流動性聚苯乙烯組合物，該組合物具有高剛性及高流動性，且聲阻尼性高，同時又不會降低 其力學性能，用于制備音箱中，可獲得優異低音音質。
[0017] 本發明另一目的在于提供一種上述高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備方法。 該方法生產工藝簡單，通過透明聚苯乙烯和高沖擊聚苯乙烯材料復配，篩選出合適的橡膠 尺寸的高沖擊聚苯乙烯，可獲得性能優異的組合物。
[0018] 本發明再一目的在于提供上述高剛性高流動性聚苯乙烯組合物在視聽設備領域 中的應用，特別適用于音箱制備中。
[0019] 本發明的目的通過下述方案實現：
[0020] 一種高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，包括以下質量百分數的組分：
[0021] 高沖聚苯乙烯（HIPS) 65?80 %; 透明聚苯乙烯（GPPS) 15?25 %; 礦物填料 5?10 %; 助劑 O?8 %;
[0022] 本發明所述的HIPS優選其融指（200°C，5Kg)為3?6g/min，橡膠粒徑為0. 5? 3 μ m〇
[0023] 本發明所述的GPPS無特別限制，本領域已知常用的GPPS均可。
[0024] 本發明所述的助劑可為本領域常用的任意助劑，如增韌劑、分散劑、潤滑劑等。優 選地，本發明所述的助劑為增韌劑、分散劑和潤滑劑中的至少一種。
[0025] 為了進一步更好地實現本發明，所述的增韌劑優選為苯乙烯-丁二烯橡膠，其分 子量優選I. O?2. OX 105,其中的苯乙烯與丁二烯的比例更優選為：40/60或30/70。
[0026] 本發明所述的礦物填料并無特別限制，本領域已知使用的礦物填料均可，優選為 滑石粉、碳酸鈣和硫酸鋇中的至少一種。為了更好地實現本發明，所述礦物填料的粒徑分布 優選為〇· 5?5 μ m，更優選地95 %以上為0· 5?1 μ m。
[0027] 在不影響本發明的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物性能效果的前提下，可進一步 包含以下添加物中的至少一種：阻燃劑、抗靜電劑、抗氧劑和光穩定劑等。
[0028] 本發明還提供了一種上述高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備方法，包括以下 步驟：將高沖聚苯乙烯（HIPS)、透明聚苯乙烯（GPPS)、礦物填料、助劑混合后，經雙螺桿擠 出機擠出造粒，得到高剛性高流動性聚苯乙烯組合物。
[0029] 上述擠出造粒等采用本領域常規工藝條件即可。
[0030] 本發明的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物具有高剛性及高流動性，且聲阻尼性 高，同時保持了其力學性能，可廣泛應用于視聽設備領域中，特別適用于制備音箱中，可獲 得優異低音音質。
[0031] 本發明相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果：
[0032] (1)本發明的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物通過加入礦物填料，提高材料密度， 提高產品的尺寸穩定性、隔音效果，使利用該組合物制備成型的音箱具有良好的低音效果。
[0033] (2)本發明的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物由于具有優異的流動性，可直接成 型復雜結構音箱，減少木質板材的使用，節能環保。
[0034] (3)本發明的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物可添加各種助劑，可獲得優異的性 能。
[0035] (4)本發明的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物優選特殊橡膠粒徑的高沖聚苯乙 烯，并優選合適分子量和橡膠尺寸及分布的增韌劑，從而實現本發明組合物的優異性能。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0037] 實施例1 :高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備
[0038] 將71wt %的高沖聚苯乙烯（HIPS，200 °C，5Kg的融指為4g/min，橡膠粒徑為 0. 5 μ m)、15wt%透明聚苯乙稀、10wt%礦物填料（碳酸媽和滑石粉，粒徑為0. 5?1 μ m)和 4wt%助劑（苯乙烯-丁二烯橡膠增韌劑，分子量為I. OX 105,其中苯乙烯與丁二烯的比例 為：40/60)放入轉速約為IOOOrpm的高速混合機中混合3min，再投入雙螺桿擠出機中，溫度 控制在：230°C，螺桿轉速450rpm，擠出造粒，即得到高剛性高流動性聚苯乙烯組合物。
[0039] 實施例2 :高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備
[0040] 將65wt%的高沖聚苯乙烯（HIPS，200°C，5Kg的融指為3?6g/min，橡膠粒徑為 1 μπι)、25wt%透明聚苯乙稀、5wt%礦物填料（滑石粉，粒徑為0· 5?1 μπι)和5wt%助劑 (苯乙烯-丁二烯橡膠增韌劑，分子量為2. OX 105,其中苯乙烯與丁二烯的比例為：30/70) 放入轉速約為IOOOrpm的高速混合機中混合3min，再投入雙螺桿擠出機中，溫度控制在： 230°C，螺桿轉速450rpm，擠出造粒，即得到高剛性高流動性聚苯乙烯組合物。
[0041] 實施例3 :高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備
[0042] 將70wt %的高沖聚苯乙烯（HIPS，200°C，5Kg的融指為6g/min，橡膠粒徑為3 μ m)、 12wt%透明聚苯乙稀、IOwt%礦物填料（滑石粉，粒徑為0. 5?1 μ m)和8wt%助劑（苯乙 烯-丁二烯橡膠增韌劑，分子量為2. OX 105,其中苯乙烯與丁二烯的比例為：40/60)放入轉 速約為IOOOrpm的高速混合機中混合3min，再投入雙螺桿擠出機中，溫度控制在：230°C，螺 桿轉速450rpm，擠出造粒，即得到高剛性高流動性聚苯乙稀組合物。
[0043] 實施例4 :高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備
[0044] 將80wt %的高沖聚苯乙烯（HIPS，200 °C，5Kg的融指為3g/min，橡膠粒徑為 0. 5 μπι)、15wt%透明聚苯乙稀、5wt%礦物填料（滑石粉和碳酸媽，粒徑為3?5 μπι)放入 轉速約為IOOOrpm的高速混合機中混合3min，再投入雙螺桿擠出機中，溫度控制在：230°C， 螺桿轉速450rpm，擠出造粒，即得到高剛性高流動性聚苯乙烯組合物。
[0045] 實施例5 :高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備
[0046] 將67wt %的高沖聚苯乙烯（HIPS，200 °C，5Kg的融指為4g/min，橡膠粒徑為 0· 5 μπι)、22wt%透明聚苯乙稀、8wt%礦物填料（滑石粉，粒徑0· 5?1 μπι)和3wt%助劑 (苯乙烯-丁二烯橡膠增韌劑，分子量為2. OX 105,其中苯乙烯與丁二烯的比例為：30/70) 放入轉速約為IOOOrpm的高速混合機中混合3min，再投入雙螺桿擠出機中，溫度控制在： 230°C，螺桿轉速450rpm，擠出造粒，即得到高剛性高流動性聚苯乙烯組合物。
[0047] 實施例6 :對比例
[0048] 將71wt %的高沖聚苯乙烯（HIPS，200°C，5Kg的融指為3g/min，橡膠粒徑為3 μ m)、 15wt %透明聚苯乙稀、IOwt %礦物填料（滑石粉，粒徑10 μ m)和4wt %助劑（苯乙稀-丁二 烯橡膠增韌劑，增韌劑分子量為3. 0 X 105,其中苯乙烯與丁二烯的比例為：20/80,可添加分 散劑和潤滑劑中的至少一種）放入轉速約為IOOOrpm的高速混合機中混合3min，再投入雙 螺桿擠出機中，溫度控制在：230°C，螺桿轉速450rpm，擠出造粒，即得到高剛性高流動性聚 苯乙烯組合物。
[0049] 實施例7 :高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的性能測試
[0050] 對實施例1?5制備得到的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物及對比例的組合物進 行性能測試，測試標準及條件如下，結果見表1。
[0051] 熔體質量流動速率：ISOl 133-91 (200°C，5Kg);
[0052] 拉伸強度：IS0527/2-93(50mm/min);
[0053] 彎曲強度：IS0178-93(2mm/min);
[0054] 彎曲模量：IS0178-93(2mm/min);
[0055] 懸臂梁缺口沖擊強度：IS0180-93(4mm，23°C );
[0056] 低音效果：測試人員感覺。
[0057] 表1尚剛性尚流動性聚苯乙條組合物的性能指標
[0058]
【權利要求】
1. 一種高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于包括以下質量百分數的組分： 高沖聚苯乙烯 65?80 %; 透明聚苯乙烯 15?25 %; 礦物填料 5?10 %; 助劑 0?8%; 所述高沖聚苯乙稀的融指（200°C，5Kg)為3?6g/min，橡膠粒徑為0. 5?3 ym。
2. 根據權利要求1所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：所述的助劑 包括增韌劑、分散劑和潤滑劑中的至少一種。
3. 根據權利要求2所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：所述的增韌 劑為苯乙稀-丁二稀橡膠。
4. 根據權利要求3所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：所述的苯乙 烯-丁二烯橡膠的分子量為I. 0?2. OX 105,其中的苯乙烯與丁二烯的比例為：40/60或 30/70〇
5. 根據權利要求1所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：所述的礦物 填料包括滑石粉、碳酸鈣和硫酸鋇中的至少一種。
6. 根據權利要求1所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：所述的礦物 填料的粒徑分布為〇. 5?5 y m。
7. 根據權利要求1所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：所述的礦物 填料的粒徑分布95%以上為0. 5?I y m。
8. 根據權利要求1所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物，其特征在于：還包括阻燃 劑、抗靜電劑、抗氧劑和光穩定劑中的至少一種。
9. 一種根據權利要求1?8任一項所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物的制備方 法，其特征在于包括以下步驟：將高沖聚苯乙烯、透明聚苯乙烯、礦物填料、助劑混合后，經 雙螺桿擠出機擠出造粒，得到高剛性高流動性聚苯乙烯組合物。
10. 根據權利要求1?8任一項所述的高剛性高流動性聚苯乙烯組合物在視聽設備領 域中的應用。
【文檔編號】C08K3/34GK104497464SQ201410817843
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】楊燕, 程慶, 王林, 陳日平, 林士文, 胡志華 申請人:金發科技股份有限公司, 天津金發新材料有限公司