专利名称：高性能ps和pp合金新型合成纸材料的制作方法
技术领域：
本发明属于合成纸新材料技术领域，具体涉及一种既改善了冲击性能、拉伸性能、弯曲
性能、耐化学腐蚀性能、表面极性和表面硬度的新型PS/PP合成纸材料。
背景技术：
合成纸是以热塑性高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯.为主要原料，加入 一定的有机或无机微粒，通过不同的生产设备及加工工艺而制得不同类别的产品。合成纸分
为PP合成纸、HDPE合成纸、PS合成纸、PVC合成纸、PET合成纸、ABS合成纸等。
当今世界，特别是我国，由于森林资源渐少，纸张原料需求成为新的难题。合成纸生产 过程以聚丙烯及碳酸钙粉为主，不仅可解决原料问题，更主要的是这两种原料无污染性，在 制造过程中产生废料还可回收使用，如不使用也不污染空气。我国合成纸起步较晚,，市场开 拓不足，技术仍有待进一步完善。目前全年全国用量为3-4万吨，主要为进口，基本上为聚 丙烯合成纸。用作服装袋、手提袋、编织袋、胶版印刷、丝网印刷、广告喷绘、书本、印刷 商标等。其中广告喷绘用量占40%;印刷商标占15%;编织袋、胶版印刷、丝网印刷用量各 占10%;手提袋、服装袋用量占10%;书本用量占5%。合成纸具有成本低、强度优、印刷性 能好、耐水、耐油、耐药、不易老化等特性，在功能和用途上有着广阔的前景，适用于民、 商、工、军等各行各业。合成纸也存在以下缺点耐热久性差，挺度较低；吸水性、浸透性 均较差等缺点。
PS树脂苯乙烯聚合物，分为通用聚苯乙烯(GPPS)和高冲聚苯乙烯HIPS。其中GPPS是苯 乙烯的均聚物，具有非常好的刚性、透明性、表面光泽性、着色性、几何稳定性、热稳定性、 电绝缘特性，且质轻坚硬、热容低、流动性好、易加工成型、能够抵抗水和稀释的无机酸。-HIPS是苯乙烯与丁二烯的接枝共聚物，含有6 8%的聚丁二烯橡胶，由于聚丁二烯是一种弹性体，它的引 入可以明显改善GPPS的韧性，但是橡胶的引入虽然冲击强度增加，但拉伸强度和弯曲强度一定程度下降。 针对PP收縮率大，导致制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形、低温易脆断、模量低，耐热 性差及耐光、热老化性能差等缺点，将PS与PP进行共混，并达到同时改善PS的耐热性、力学 性能的目的。但是，由于PS与PP属热力学不相容体系，具有较高的界面张力，两相界面粘结 性差，因而进行简单的熔融共混所获得的材料不仅会导致两相界面粗糙，而且还会使冲击强 度变差，故尝试加入相容剂来对其进行改性。Cup taY. B. [Cup ta V B， Bhuvanesh Y C. Journal of Applied Po lymer Science, 1996,160: 1951 ~ 1963.〗和H lavata. D. [H lavata D, Ho rak Z， L ednicky F， d a/. Polymer N et wo r恩s &Blends， 1997， 7 (4): 195 ~ 202.]等对PP与高分子量 PS的共混体系的研究表明，加入PS后，体系刚性增强。相容剂通常分为接枝聚合物、嵌段 共聚物、反应型及无机粉体等四种类型，如表l。表1 用于PP/ PS共混的相容剂
类型
品种
主要特点
接枝聚合性 PP-g-PS PP链段伸向共混物连续相的形态更有利于形成较厚的界面层
iPP-b"iPS 在iPP/iPS共混中起到"偶联"和分散作用，增强了相结合力
PE-g-PS 有效降低界面张力，用量增加使共混物结晶温度下降
嵌段聚合性 SBS 形成界面层的同时又形成第三相分布在PP中，相容效果有所降低
SEBS 低分子量共聚物容易渗透进PS相从而产生较强的结合力
SEP 与共泡物的作用能量密度大，对减小分散相粒径的作用非常明显
反应型增容 PP-g-AVM 反应性官能团与PS反应，增强了两聚合物之间的表面黏合力剂PP-g-MAH共混物DSC曲线上的两个玻璃转化点逐渐靠近最后达到完全互容
无机粉末蒙脱土 PP和PS链段部分插入蒙脱土片层纳米结构中中，加强了混合，延迟了分散相
_5§_
二氧化硅S02先形成界面层，后又迁移回到PP相，相容性在混合初期较好，后期有
'___所下降_
注:SB，SBS—苯乙烯丁二烯嵌段共聚物；SEBS —苯乙烯乙烯丁烯嵌段共聚物；SEP —苯乙烯乙烯丙烯嵌段共聚物；PE-g-PS一聚丙烯与苯乙烯接枝共聚物PE-g-PS —聚乙烯与苯乙烯接枝共聚物iPP-b-iPS —等规聚丙烯与等规聚苯乙烯接枝共聚物；PP-g-AVM—聚丙烯与单官能团芳香乙烯基单体接枝共聚物；PP-g-MAH—聚丙烯与马来斷或马来酸酐)接枝共聚物。
冯长根等[冯长根，李鑫等的聚丙烯/聚苯乙烯共混物形态研究进展[J].化工进展，2004，23(11) : 1179~1183.]对以上相容剂的相容效果总结如下SEBS<SBS<SEP以及SEBS〈PP-g-PP。沈勇等[沈勇，李瑞海，等.PP/PS合金的研制[J].塑料工业,2003，31(9):15-17，41]研究了SBS对PP/PS合金的形态结构与力学性能的影响发现SBS (质量分数为5%)相容效果明显。徐振明[徐振^^.PP/PS合金的研究[D].天津沃津大学硕士论文，2000.9.1等采用熔融共混挤出工艺制备PS/PP合金，研究结果表明PS/PP不相容体系在一如SEBS相容剂后，能改善体系的相容性，PS相和PP相之间形成一界面层，改善合金的冲击和拉伸强度。游长江，席宋等[游长江，席宋，莫海林，等.SEP对PP/ PS合金形态和力学性能的影响[J].塑料工业,2003,31(8):16-18]研究了SEP对PS/PP力学性能的影响，结果表明苯乙烯-乙烯/丙烯二嵌段共聚物(SEP)是
pp/ps合金的良好相容剂，对w(pp) : /w(ps)为20 : 80的合金的增容效果更好。另外，李青
山(CN00126600)、日本专利公开156842/1诉8——等专利文献也公开了一些对PP/PS共混体系组合物的制备方法。对于PS/PP合金应用于合成纸未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对PP合成纸技术存在的问题，提供一种具有韧性好、强度高、刚性好、耐热性高、成型加工范围宽且成本较低的PS/PP合金材料，适用于利用挤出法生产合成纸的
新型材料.
本发明提供的高性能PS/PP合金材料，该合金材料的组成按重量百分比计如下
PP 15~45%PS 40~70%无机粉填充 10%助剂 5~12%。其中还可以加入按上述物料总重量计0.1~1%抗氧剂，所用的抗氧剂可以为多元受阻酚型抗氧剂，其中所用的多元受阻酚型抗氧剂可选用1010。此外，针对纸张实际应用中可能存在问题，添加一定量的增粘剂、稳定剂等。
本发明提供的高性能新型PS/PP合金材料是按上述配比将原料组分先进行预混，然后放入双螺杆挤出机中按常规工艺条件进行熔融共混挤出造粒即可。本发明与已有材料相比，具有以下优点-
1、由于本发明提供的PS/PP合金材料中选用的聚乙烯和聚丙烯材料，在复合相容剂的作用下，相容性得到很大的改善，PP在PS基料中分散均匀，形成了短纤结构，见图1、 2，因而获得了优异的效果，得到了优于PP的断裂伸长率和缺口冲击，而且材料还具有高刚性，从而扩展了PP挤出成型合成纸的应用范围，见表中数据对比。
表2 性能对比
性能PPT30S本发明合金材料
Izod缺口冲击强度(KJ/m2)37
拉伸强度(MPa)3230
断裂伸长率(％)30%40
弯曲强度(MPa)3242
弯曲模量(MPa)13002132
熔指(g/10min, 220°C， 10KG)43
2、通过引入PS和极性单体接枝聚烯烃，大幅提高PP的表面极性、降低PP的表面能，尺寸稳定，使PS/PP塑料纸有良好的印刷性和书写性(可采用平版、凸版、凹版、胶版、丝网、柔性版(苯胺)等印刷方法及溶剂性油墨，也可用铅笔、圆珠笔直接书写)，为客户节省加工工序。3、 产品制造和使用过程中不会产生环境污染，可以为国家节省大量森林资源、水资源，减轻污水处理压力，减轻能源消耗。
4、 本发明所提供的PS/PP合金材料，通过添加相应助剂(抗静电剂、抗菌剂、加香剂等)，经过双螺杆熔融共混，使助剂均匀分散到树脂基体中，可以满足客户不同需求。
5、 本发明所提供的PS/PP合金材料，本身不发生毒性物质的迁移，无毒、无异味完全符合食品卫生标准。
6、 本发明所提供的PS/PP合金材料通过薄膜法成型纸张，外观白而不透明、满足印刷机的作业适性、和印刷油墨之间有良好的相互关系。可广泛用于包装(如手提袋、包装盒、药品包装、化妆品包装、食品包装、工业产品包装等)、高质量的印刷品(如海报、画报、图片、地图、年历、书籍等)、模内标签、压敏标签、热敏标签、纸币用纸、彩色像纸、CAD用描图纸、工业计算机及仪表用记录纸、快递信封、钟表盘、纸扇、雨伞、旅游用纸帽及其它旅游宣传用品等，经济效益和社会效益显著。
具体实施例方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
将按重量百分比计为15y。的HIPS、 48n/。的GPPS、 15。/o的PP、 12%的增容剂、10%的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5Q/。的抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，温度控制在20(TC 215。C,螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。
实施例2
将按重量百分比计为20。/。的HIPS、 43。/。的GPPS、 22°/。PP、 5%的增容剂、10%的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5%的抗氧剂先放入转速约为1000卬m的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200~215'C,螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。
实施例3
将按重量百分比计为28%的HIPS、 30。/。的GPPS、 27%PP、 5°/。的增容剂、10%的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5%的抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200~215'C,螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。
实施例4
将按重量百分比计为15。/。的HIPS、 25。/。的GPPS、 45%PP、 5%的增容剂、10%的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5%的抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200~215'C,螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。实施例5
将按重量百分比计为10。/。的HIPS、 25。/。的GPPS、 45%PP、 10%的增容剂、10%的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5%的抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200 215'C，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。
图1为PS与PP共混物挤出片垂直于纵向的微观形态的电子显微镜照片；图2为PS与PP共混物挤出片垂直于横向的微观形态的电子显微镜照片从图中可以看到本发明提供的PS/PP合金材料中PP在PS相中分布均匀，成短纤形态，纤维直径为约为0.5微米，长约为5微米，这种结构有利于提高强度，同时一方面纤维作为应力集中点通过引发基质产生银纹和剪切屈服形变过程中吸收大量的冲击能量；另一方面，材料受到拉伸时，拉伸过程中基质可在刚性分散相的赤道面上产生一种较高的静压强a， a大于刚性粒子形变所需的临界静压力C7e时，从而使得分散相粒子易于屈服而产生冷拉，发生大的塑性形变从而使材料增韧。从图中还能看到，相界面模糊，这进一步证明本发明所提供的PS和PP合金材料相容性较好，从而使本合金综合了 PS和PP的优异性能。
权利要求
1、一种高性能PS/PP新型合成纸材料，该合金材料的组成按重量百分比计如下PP 15～45％PS 40～70％无机粉填充 10％助剂 5～12％。
2、 根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于所属的PP为均聚的聚丙烯，其融指为1 3g/min。
3、 根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于所属的PS为的通用级聚苯乙烯和高冲聚苯乙烯，其融指均为3~5g/min。
4、 根据权利要求1所述的，金材料，其特征在于所属的无机填充为重质碳酸转、滑石粉、 硅灰石、钛白粉中的一种或两种。其粒径为1250目。
5、 根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于所属的助剂包括润滑剂聚乙烯蜡、液 体石蜡、硬脂酸盐；偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂；相容剂有SB(丁苯橡胶)、SEPS (聚苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SEBS (聚苯乙烯-乙烯-丁二 烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SBS (聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)
全文摘要
本发明提供一种新型合成纸材料的组成及制备方法。由50～85％(重量百分比)聚烯烃共混物，10％(重量百分比)无机矿物粉和5％～12％(重量百分比)助剂组成并加入前述物料总重量计0.1～1％的抗氧剂先预混，再经双螺杆挤出机挤出造粒，制成高刚高韧基础树脂，其综合性能均优于普通PP合成纸材料，从而扩展了其应用范围。同时通过添加助剂(抗静电剂、抗菌剂、加香剂等)，经熔融共混均匀分散到树脂基体中，可满足不同功能需求。该高性能PS和PP合金新型合成纸材料成型的纸张可广泛用于包装、高质量印刷品、标签、纸币、像纸、描图纸、快递信封、纸扇、雨伞等，可以节省大量森林资源、水资源，减轻污水处理压力和能源消耗。
文档编号C08L23/12GK101676326SQ20081016096
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月19日 优先权日2008年9月19日
发明者燕 杨, 翰 龙 申请人:绵阳长鑫新材料发展有限公司