一種高強度聚苯乙烯材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種高強度聚苯乙烯材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚苯乙烯泡沫材料具有質量輕、強度高、耐腐蝕、防水等優點，在食品包裝、電子電 氣、建筑裝潢、隔音保溫等領域得到廣泛的應用。但是聚苯乙烯泡沫材料的大量應用也導致 了廢棄物污染的增加。因此對聚苯乙烯廢棄塑料進行回收再利用，越來越得到重視。
[0003] 對于聚苯乙烯回收材料而言，抗沖擊性能較差制約了回收聚苯乙烯材料的應用領 域。而傳統對聚苯乙烯進行增韌的手段，多是加入含苯乙烯鏈段的增韌劑，如SBS、SEBS等， 但這些增韌材料的價格普遍偏高，用于回收聚苯乙烯材料中，會導致回收材料的成本大幅 度上升。
[0004] 同時聚苯乙烯材料增韌后強度會有較大幅度的下降，玻璃纖維增強塑料常用語聚 丙烯、尼龍等材料的增強中。但是由于聚苯乙烯本身的剛性較好，沖擊強度不佳，且和玻璃 纖維的之間的表面結合存在一定困難，因此較少用于聚苯乙烯系列材料的增強。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種成本低，抗 沖擊性能好的高強度聚苯乙烯材料。
[0006] 本發明的技術方案如下：
[0007] -種高強度聚苯乙烯材料由包括以下重量份的組分制成：
[0008] 聚苯乙烯 100份，
[0009] 聚乙烯 20~50份，
[0010] 玻璃纖維 10~40份，
[0011] 相容劑 4~15份，
[0012] 聚乙烯縮丁醛0~12份，
[0013] 抗氧劑 1~5份。
[0014] 優選的，所述聚乙烯縮丁醛的重量份為2~10份。
[0015] 優選的，所述的聚苯乙烯為回收聚苯乙烯，烙指4~30g/10min (測試條件20(TC, 5kg)。
[0016] 優選的，所述的聚乙烯為線性低密度聚乙烯。
[0017] 優選的，所述的聚乙烯為回收聚乙烯材料。
[0018] 所述的玻璃纖維為無堿玻璃纖維，玻璃纖維在使用前依次浸泡偶聯劑和苯乙烯。
[0019] 優選的，所述的相容劑由以下方法制得：
[0020] (1)按重量份秤取引發劑〇· 2~0· 8份，偶聯劑1~3份，苯乙烯20份，聚苯乙烯 100份，聚乙烯60~100份；
[0021] (2)將引發劑和偶聯劑溶于苯乙烯單體中，混合均勻；
[0022] (3)將聚乙烯和聚苯乙烯加入雙螺桿擠出機共混，同時在擠出機的機筒中加入溶 有引發劑和偶聯劑的苯乙烯單體，熔融共混，擠出切粒得到所述相容劑。
[0023] 優選的，所述的引發劑選自過氧化月桂酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化叔戊酸叔 丁基酯、過氧化甲乙酮或過氧化二碳酸二異丙酯中的一種或一種以上，優選過氧化二碳酸 二異丙酯。
[0024] 優選的，所述的偶聯劑選自3-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧）丙基三 甲氧基硅烷、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基）鈦酸酯或四異丙基二（二辛基亞磷酸酰氧基） 鈦酸酯中的一種或一種以上，優選Y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。
[0025] 通過實驗發現，將偶聯劑和引發劑溶入苯乙烯單體中再對聚苯乙烯和聚乙烯進行 反應性共混改性，苯乙烯和聚乙烯的接枝率大幅提升，制得的相容劑對PS和PE的增容效果 較傳統相容劑更好。當同時采用過氧化二碳酸二異丙酯作為引發劑和Y-(甲基丙烯酰氧） 丙基三甲氧基硅烷作為偶聯劑時，制得的相容劑的增容效率比其他引發劑和偶聯劑制得的 相容劑的增容效率提高了 15~20%。
[0026] 聚乙烯縮丁醛具有韌性好，抗沖擊性能高的優點，在聚苯乙烯/聚乙烯體系中加 入聚乙烯縮丁醛不僅可以改善聚苯乙烯與聚乙烯之間的相容性，同時可以提高聚苯乙烯材 料的抗沖擊性能。
[0027] 優選的，所述的抗氧劑選自（聚[[6_[(1，1，3, 3-四甲基丁基）胺]-1，3, 5-三 嗪-2, 4-二基][(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶）亞胺]-1，6-二己二基[(2, 2, 6, 6-四甲 基-4-哌啶）亞胺]]])、（2- (3, 5-二叔丁基-2-羥苯基）-5-氯苯并三唑)、（1，3, 5-三 (4-叔丁基-3-羥基-2, 6-二甲基芐基）-1，3, 5-三嗪-2, 4, 6- (1H，3H，5H)-三酮)或 2, 6-二 叔丁基-4-甲基苯酚中的一種或一種以上。
[0028] 優選的，所述抗氧劑為（1，3,5_三（4-叔丁基-3-羥基-2,6_二甲基芐 基）-1，3, 5-三嗪-2, 4, 6-(1H，3H，5H)-三酮）和2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚按重量比為 3:1的混合物。
[0029] -種上述高強度聚苯乙烯材料的制備方法，包括以下步驟：
[0030] (1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯20~50份，相容劑4~15份，聚乙烯 縮丁醛0~12份，抗氧劑1~5份，混合均勻；
[0031] (2)將步驟（1)中混合的原料加入雙螺桿擠出機中，熔融共混，同時將10~40份 連續玻璃纖維先通過偶聯劑進行浸泡，烘干，再通過苯乙烯浸泡，苯乙烯中加有〇. 2%重量 份引發劑，然后引至擠出機機筒中部切斷后從機筒中部的喂料口加入機筒中，和其他原料 一起熔融共混，擠出切粒冷卻，制得所述高強度聚苯乙烯材料。
[0032] 優選的，所述的擠出溫度為170~200°C，螺桿轉速為150~220R/min。
[0033] 優選的，在擠出過程中，先將聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯縮丁醛和抗氧劑進行共混， 而將相容劑通過含有〇. 2%重量份引發劑的苯乙烯浸泡后單獨從擠出機螺桿的中部加入擠 出機機筒中熔融共混擠出，冷卻切粒，制得所述高強度聚苯乙烯材料。
[0034] 苯乙烯中加入的引發劑與制備相容劑時的引發劑選用范圍相同。
[0035] 將相容劑用苯乙烯浸泡后再加入擠出機中和其他原料進行共混，可以防止聚苯乙 烯降解，提升相容劑的增容效率，從而提高高強度聚苯乙烯材料的抗沖擊性能。
[0036] 和現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0037] (1)本發明通過使用連續玻璃纖維先浸泡偶聯劑然后烘干，再浸泡苯乙烯后在擠 出機螺桿中部切斷成等長度的玻璃纖維，再從擠出機螺桿中部喂料口喂入擠出機中和聚苯 乙烯等其他原料一起熔融共混，共混過程中玻璃纖維表面的苯乙烯在引發劑的作用下進行 聚合，使玻璃纖維和聚苯乙烯塑料基體能較好的結合在一起，增加了材料體系的相容性，從 而使聚苯乙烯材料的強度得到大幅提升。
[0038] (2)本發明中不采用SBS橡膠等昂貴的增韌材料，而采用成本較低的聚乙烯材料 對聚苯乙烯進行增韌，降低了生產成本，使得改性后的回收聚苯乙烯材料具有較好的性價 比和較好的市場競爭力。
[0039] (3)本發明改進了聚苯乙烯相容劑的生產工藝，以及相容劑的使用工藝，在生產相 容劑的過程中，通過對配方進行優化，加入苯乙烯單體，提升了相容劑的增容效率，制得的 相容劑可以直接用于聚苯乙烯/聚乙烯材料進行改性，使用方便無污染。
[0040] (4)本法明中的相容劑在使用過程中對相容劑用苯乙烯進行浸泡處理，進一步提 高增容效率和聚苯乙烯/聚乙烯材料的物理性能。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合實施例對本發明做進一步說明，實施例中除特殊說明外，含量均為重量 份。
[0042] 實施例1
[0043] 一種高強度聚苯乙烯材料，由以下方法制得：
[0044] (1)制備相容劑
[0045] 按重量份秤取引發劑0. 2份，偶聯劑1份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯 60份；將引發劑和偶聯劑溶于苯乙烯單體中，混合均勻；將聚乙烯和聚苯乙烯加入雙螺桿 擠出機共混，同時在擠出機的機筒中加入溶有引發劑和偶聯劑的苯乙烯單體，熔融共混，擠 出切粒得到所述相容劑；
[0046] 其中所述的引發劑選自過氧化月桂酰，所述的偶聯劑選自3-氨丙基三乙氧基硅 燒；
[0047] (2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯20份，相容劑4份，聚乙烯縮丁醛2份， 抗氧劑1份，混合均勻；
[0048] 其中所述的聚苯乙烯為回收聚苯乙烯，熔指4g/10min，所述的聚乙烯為線性低密 度聚乙烯，所述的抗氧劑選自（聚[[6- [ (1，1，3, 3-四甲基丁基）胺]-1，3, 5-三嗪-2, 4-二 基][(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶）亞胺]-1，6-二己二基[(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶）亞 胺]]]);
[0049] (3)將步驟（2)中混合的原料加入雙螺桿擠出機中，熔融共混，同時將10份連續玻 璃纖維先通過偶聯劑進行浸泡，烘干，再通過苯乙烯浸泡，苯乙烯中加有0. 2%重量份過氧 化-碳Ife-異丙醋，然后引至擠出機機筒中部切斷后從機筒中部的喂料口加入機筒中，和 其他原料一起熔融共混，擠出溫度為170~200°C，螺桿轉速為150~220R/min，擠出切粒 冷卻，制得所述高強度聚苯乙烯材料。
[0050] 實施例2
[0051] 一種高強度聚苯乙烯材料，由以下方法制得：
[0052] (1)制備相容劑
[0053] 按重量份秤取引發劑0. 8份，偶聯劑3份，苯乙烯20份，聚苯乙烯100份，聚乙烯 100份；將引發劑和偶聯劑溶于苯乙烯單體中，混合均勻；將聚乙烯和聚苯乙烯加入雙螺桿 擠出機共混，同時在擠出機的機筒中加入溶有引發劑和偶聯劑的苯乙烯單體，熔融共混，擠 出切粒得到所述相容劑；
[0054] 其中所述的引發劑選自過氧化苯甲酸叔丁酯，所述的偶聯劑選自Y-(甲基丙烯酰 氧）丙基二甲氧基硅烷；
[0055] (2)按重量份秤取聚苯乙烯100份，聚乙烯50份，相容劑15份，聚乙烯縮丁醛12 份，抗氧劑5份，混合均勻；
[0056] 其中所述的聚苯乙烯為回收聚苯乙烯，熔指30g/10min ;所述的聚乙烯為回收聚 乙烯；
[0057] 所述的抗氧劑選自（1，3, 5-三（4-叔丁基-3-羥基-2, 6-二甲基芐基）-1，3, 5-三 嗪-2,4,6-(1!1，3!1，5!1)-三酮）；
[0058] (3)將步驟（2)中混合的原料加入雙螺桿擠出機中，熔融共混，同時將