专利名称：一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯和聚苯乙烯都是广泛使用的通用型高分子材料，这两种聚合物都有其各自独特的性能优势和应用领域。聚丙烯是一种结晶的具有较高强度的材料，而聚苯乙烯虽然具有较高的模量和拉伸强度，但是韧性却很差，材料本身非常脆并且容易发生断裂。由于这两种材料之间的化学结构、结晶行为等的差别导致这两种聚合物间的相容性极差。人们试图将聚丙烯和聚苯乙烯共混来得到兼具二者共同特性的高性能聚合物，但由于聚丙烯和聚苯乙烯的相容性差，尽管加入了增容剂，共混物中还易出现聚丙烯和聚苯乙烯的相分离，影响加工及制品性能。中国发明专利，专利号=ZL 200310108546.0采用水相悬浮溶胀法合成接枝聚丙烯，由于采用小分子的化学引发剂，反应过程中存在引发剂浓度分布不均、副反应增多和接枝率较低等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有聚丙烯-聚苯乙烯制备过程中引发剂浓度分布不均、副反应增多和接枝率较低的问题，而提供的一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂及其制备方法。一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂，是在预辐照聚丙烯分子链上接枝聚苯乙烯，使聚丙烯与聚苯乙烯以共价化学键连接，接枝聚苯乙烯的质量百分数可达50. 2% -200.5%。所述的聚丙烯为均聚聚丙烯。—种聚丙烯-聚苯乙烯树脂的制备方法，其步骤和条件如下(1)预辐照的聚丙烯的制备采用电子加速器，在空气气氛下，用β射线对聚丙烯进行预辐照，预辐照剂量范围为5-60kGy;或者，采用6tlCo作为辐照源，在空气气氛下，用、射线对聚丙烯进行预辐照， 预辐照剂量范围为5-60kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)预辐照聚丙烯的悬浮接枝聚合把步骤(1)得到的预辐照聚丙烯、单体、分散剂、乳化剂、成核剂和均聚抑制剂加入到反应器中，通入氮气，加热搅拌，得到反应产物，反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂；所述的预辐照聚丙烯单体分散剂乳化剂成核剂均聚抑制剂的质量份数比为 10-20 10-22 80-200 0.1-1.1 0.1-1.1 0.01-0.11;所述的聚丙烯为均聚聚丙烯；所述的单体为苯乙烯；所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；所述的分散剂为去离子水；所述的成核剂为羟基磷酸钙；所述的均聚抑制剂为硫酸亚铁。
步骤O)中所述的反应温度为70-110°C ；步骤⑵中所述的反应时间为6-10小时。发明原理本发明采用预辐照与悬浮接枝技术制备聚丙烯-聚苯乙烯树脂，通过对聚丙烯的预辐照，在聚丙烯分子链上产生大分子过氧化物，将该大分子过氧化物作为引发剂，采用悬浮法将苯乙烯接枝聚合到聚丙烯的大分子链上，使聚苯乙烯以共价键方式与聚丙烯分子链键合在一起，由于聚丙烯和聚苯乙烯以共价键相连接，因此在加工过程中的不会发生相分离。有益效果(1)本发明采用预辐照方法产生的大分子过氧化物作为引发剂，避免了小分子化学引发剂引起单体的均聚以及聚丙烯降解等副反应的发生；(2)悬浮接枝反应时间长，接枝率质量百分数可达到50. 2% -200. 5%，接枝率高；(3)聚丙烯-聚苯乙烯树脂的强度、韧性、冲击性等力学性能良好，拉伸强度达 15. 2MPa0
具体实施例方式实施例1(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在电子加速器装置上用β射线进行预辐照，预辐照剂量为5kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份10份，苯乙烯质量份10份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 1份，去离子水质量份80份，羟基磷酸钙质量份1. 1份，硫酸亚铁质量份0. 01份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到70°C，使温度恒定，反应6小时，得到反应产物， 将反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数采用增重法计算。过程如下秤取部分聚丙烯-聚苯乙烯树脂样品，经四氢呋喃抽提，则样品中均聚物的质量Mtl 为M0 = M1-M2式中M1为抽提前样品质量，单位克；M2为抽提后样品质量，单位克。制备的聚丙烯-聚苯乙烯树脂中，反应后树脂总质量已知，记为M，单位克；则反应后树脂中均聚物总质量Mis，单位克。M均可表示为M均=(M0XM) /M1在制备聚丙烯-聚苯乙烯树脂中，反应前加入聚丙烯的质量已知，记为Mpp，单位克。则制备的聚丙烯-聚苯乙烯树脂接枝率质量百分数G可用下式表示G = (M-M 均-Mpp) /MppX 100%实施例1得到的聚丙烯-聚苯乙烯树脂用上述接枝率测试办法得到接枝率质量百分数为87. 3 %的聚丙烯-聚苯乙烯树脂，聚丙烯-聚苯乙烯树脂的拉伸强度为14. IMPa,依据标准 GB/T 1040.1-2006。实施例2(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在电子加速器装置上用β射线进行预辐照，预辐照剂量为60kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份20份，苯乙烯质量份22份， 十二烷基苯磺酸钠质量份1. 1份，去离子水质量份200份，羟基磷酸钙质量份0. 1份，硫酸亚铁质量份0. 11份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到110°c，使温度恒定，反应7小时，结束反应， 将反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为93.6%，拉伸强度为 14.4MPa。接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。实施例3(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在电子加速器装置上用β射线进行预辐照，预辐照剂量为30kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份10份，苯乙烯质量份15份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 5份，去离子水质量份150份，羟基磷酸钙质量份0. 7份，硫酸亚铁质量份0. 05份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到90°C，使温度恒定，反应8小时，结束反应，将反应产物经过滤、洗涤、燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为126.4%，拉伸强度为 13.6MPa。接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。实施例4(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在电子加速器装置上用β射线进行预辐照，预辐照剂量为lOkGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份13份，苯乙烯质量份18份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 2份，去离子水质量份180份，羟基磷酸钙质量份0. 5份，硫酸亚铁质量份0. 02份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到80°C，使温度恒定，反应10小时，结束反应， 将反应产物经过滤、洗涤、、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为121.5%，拉伸强度为 13. 5MPa。接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。实施例5(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在6tlCo装置上用Y射线进行预辐照，预辐照剂量为5kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份15份，苯乙烯质量份10份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 6份，去离子水质量份190份，羟基磷酸钙质量份0. 3份，硫酸亚铁质量份0. 07份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到95°C，使温度恒定，反应10小时，结束反应， 将反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。
测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为50.2%，拉伸强度为 15. 2MPa。接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。实施例6(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在6tlCo装置上用Y射线进行预辐照，预辐照剂量为60kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份12份，苯乙烯质量份20份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 8份，去离子水质量份170份，羟基磷酸钙质量份0. 2份，硫酸亚铁质量份0. 08份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到95°C，使温度恒定，反应10小时，结束反应， 将反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为151.2%，拉伸强度为 13. 2MPa。接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。实施例7(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在6tlCo装置上用Y射线进行预辐照，预辐照剂量为40kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份18份，苯乙烯质量份12份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 3份，去离子水质量份160份，羟基磷酸钙质量份0. 6份，硫酸亚铁质量份0. 06份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到100°C，使温度恒定，反应10小时，结束反应， 将反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为55. 1%，拉伸强度为 14.9MPa。接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。实施例8(1)在空气气氛下，将均聚聚丙烯在6tlCo装置上用Y射线进行预辐照，预辐照剂量为20kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)将步骤(1)得到的预辐照的均聚聚丙烯质量份10份，苯乙烯质量份22份， 十二烷基苯磺酸钠质量份0. 7份，去离子水质量份100份，羟基磷酸钙质量份0. 8份，硫酸亚铁质量份0. 03份，加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、氮气导入管及加热装置的反应器中，通入氮气，加热搅拌，将反应器温度升到95°C，使温度恒定，反应10小时，结束反应， 将反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。测得的聚丙烯-聚苯乙烯树脂的接枝率质量百分数为200.5%，拉伸强度为 12. IMPa0接枝率质量百分数和力学性能的测试方法与实施例1中相同。
权利要求
1.一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂，其特征在于，在预辐照的聚丙烯分子链上接枝聚苯乙烯，使聚丙烯和聚苯乙烯以共价键连接，接枝聚苯乙烯的质量百分数为50. 2% -200. 5%。
2.如权利要求1所述的一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯。
3.如权利要求1所述的一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂的制备方法，其特征在于，其步骤和条件如下(1)预辐照的聚丙烯的制备采用电子加速器，在空气气氛下，用β射线对聚丙烯进行预辐照，预辐照剂量范围为 5-60kGy;或者，采用6tlCo作为辐照源，在空气气氛下，用、射线对聚丙烯进行预辐照，预辐照剂量范围为5-60kGy，得到预辐照的聚丙烯；(2)预辐照聚丙烯的悬浮接枝聚合把步骤(1)得到的预辐照聚丙烯、单体、分散剂、乳化剂、成核剂和均聚抑制剂加入到反应器中，通入氮气，加热搅拌，得到反应产物，反应产物经过滤、洗涤、干燥后得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂；所述的预辐照聚丙烯单体分散剂乳化剂成核剂均聚抑制剂的质量份数比为 10-20 10-22 80-200 0.1-1.1 0.1-1.1 0.01-0.11;所述的聚丙烯为均聚聚丙烯；所述的单体为苯乙烯；所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；所述的分散剂为去离子水；所述的成核剂为羟基磷酸钙；所述的均聚抑制剂为硫酸亚铁。
4.如权利要求3所述的一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2) 中所述的反应温度为70-110°C。
5.如权利要求3所述的一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2) 中所述的反应时间为6-10小时。
全文摘要
一种聚丙烯-聚苯乙烯树脂及其制备方法，解决现有聚丙烯-聚苯乙烯制备过程中引发剂浓度分布不均、副反应增多和接枝率较低的问题。该聚丙烯-聚苯乙烯树脂，是在预辐照聚丙烯分子链上接枝聚苯乙烯，使聚丙烯与聚苯乙烯以共价化学键连接，该聚丙烯-聚苯乙烯树脂用β射线或γ射线对聚丙烯进行预辐照，将预辐照的聚丙烯、单体、乳化剂、分散剂、成核剂和均聚抑制剂加入到反应器中，进行悬浮接枝聚合反应，得到聚丙烯-聚苯乙烯树脂。用本方法制备的聚丙烯-聚苯乙烯树脂中聚苯乙烯的接枝率质量百分数可达200.5％，拉伸强度达15.2MPa。
文档编号C08F212/08GK102492096SQ201110356388
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者姚占海, 孟玥, 李文斐, 袁悦, 谢磊 申请人:中国科学院长春应用化学研究所