专利名称：高耐热高刚性环保型聚苯乙烯树脂组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚苯乙烯树脂组合物及其制备方法。
背景技术：
聚苯乙烯树脂作为五大通用塑料之一，具有成型性优良、性能适中、电绝缘性、低吸湿性、容易染色和价格低廉等优点，广泛应用于包装、电子、汽车、家电、仪表、日用品、玩具、建筑等行业。但是，聚苯乙烯树脂耐热性及刚性稍差，其热变形温度(HDT)在80°C左右 (ASTM D648，负荷I. 82MPa)，导致聚苯乙烯树脂在高耐热应用领域受到限制，如微波食品包装领域、热饮包装领域及部分电器产品结构部件等。同时，随着电子电器产品壳体越来越大型化、薄壁化及轻量化的发展趋势，要求聚苯乙烯树脂具有良好的刚性及耐热变形性能。由于在合成、制备、改性以及成型过程中，苯乙烯类聚合物会含有部分挥发物，其来源一般有残留单体、溶剂、添加剂以及降解产生的小分子物质等，上述挥发物归属于V0C， 较常见的有苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、甲醛以及酮类等多个种类。随着公众环保健康意识增强，人们对室内气味及空气质量提出更高要求。苯乙烯类聚合物作为家电、0A，包装材料、日用品、玩具、运动器材、鞋材、线缆、仪器仪表、电子元器件及设备、建筑材料及汽车材料等领域使用较多的材料，尤其是家电、0A、玩具及车用材料，对气味及VOC要求更为严格。目前，提高聚苯乙烯树脂耐热性及刚性主要途径有①通过合成聚苯乙烯树脂时提高其分子量，但由于聚苯乙烯树脂一般通过自由基聚合制备，提高分子量需要延长合成时间一方面造成橡胶相交联导致力学性能下降，另一方面会造成生产成本提高加入其它耐热性工程塑料形成合金，如聚碳酸酯(PC)树脂、聚苯醚(PPO)树脂以及马来酰亚胺类聚合物等，加入上述树脂一方面导致材料流动性降低、加工温度提高，另一方面导致材料成本明显提闻。降低聚苯乙烯树脂的气味及VOC含量主要途径有①通过合成后期脱挥工艺进行，但延长脱挥时间或提高脱挥温度，一方面会造成聚苯乙烯树脂交联/降解等副反应发生而影响性能，另一方面延长脱挥时间或提高脱挥温度又会大大提高生产成本。②辅助脱挥，即采用加入汽提剂的方法，也能明显降低苯乙烯类聚合物的气味、残留单体、溶剂及VOC 含量。如R. J.奥尔布莱克《聚合物脱挥》提及采用单螺杆挤出机和双螺杆挤出机同时引入汽提剂的方法进行脱挥。又如美国专利5380822及5350813描述了除掉聚合物中残留单体的方法，它包括向熔体中注水或适当的可冷凝流体，然后让排出物流过闪蒸罐。尽管汽提剂工艺可以实现工业化生产，但由于汽提剂直接加入到原材料时，大量的汽提剂不能浸入到原材料中，一方面加入螺杆挤出机操作困难，另一方面，即便是加入到螺杆挤出机，由于挤出机温度较高，汽提剂在喂料口很容易气化溢出，起不到气提的效果，因此需要采用特殊具有可调节流量及喷射出料功能的注射喷嘴，同时需要添加加压混合区用于改善汽提剂的分配并限制汽提剂蒸汽从目标排气段溢出，导致上述方法均存在成本较高，操作困难等。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种高耐热高刚性环保型聚苯乙烯树脂组合物。本发明的另一目的在于提供上述高耐热高刚性环保型聚苯乙烯树脂组合物的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现
一种高耐热高刚性环保型聚苯乙烯树脂组合物，按重量百分比计，包含如下组分 聚苯乙烯树脂59 99%
SMA 树脂0. 5 30%
汽提剂母粒0 10%
抗氧剂0. 01 1% ；
所述汽提剂母粒是由基体和汽提剂组成。其中，所述聚苯乙烯树脂包括通用级聚苯乙烯树脂(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯树脂 (HIPS)及苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(K胶或K-树脂)中的一种或几种混合物。所述SMA树脂具有低马来酸酐含量和高分子量特征，其中马来酸酐含量为2 10%,重均分子量Mw为10 30万。所述汽提剂母粒是由基体和汽提剂组成；所述基体具有一维或多维的多孔结构， 其微孔为开口结构，微孔孔径为O. f IOOnm ;所述汽提剂为在常温25°C及标准大气压下沸点和/或闪点低于200°C的液体物质。所述汽提剂母粒基体为木粉、植物纤维、淀粉、纸、沸石、分子筛、硅藻土、硅胶、麦饭石、六环石、凹凸棒石黏土、多孔氧化铝、发泡聚苯乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚酯和发泡热塑性弹性体中的一种或几种混合物；所述汽提剂为部分醇类、白油、水、溶剂油、食用油、橡胶填充油、润滑油基础油、硅油和增塑剂中的一种或几种混合物。所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类和金属钝化剂中一种或几种混合物。上述高耐热高刚性环保型聚苯乙烯树脂组合物的制备方法，包括以下步骤
a、汽提剂母粒的制备将汽提剂母粒所用基体置于压强〈O.IMPa的环境容器中，然后将汽提剂注入环境容器中，得到汽提剂母粒；
b、按配比秤取各种原料；
C、将各组分在高速混合机中混合3飞分钟；
d、用螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为双螺杆挤出机长径比为32 40，螺筒各分区温度应保持在50 350°C之间，螺杆转速为100 600转/分钟， 停留时间为O. 5 2分钟，压力为5 50MPa。所述双螺杆挤出机上设有一个或两个以上的自然排气口或真空排气口。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果
I)本发明采用低马来酸酐含量和高分子量特征的SMA树脂，马来酸酐成分及高分子量保证该类型SMA树脂具有高耐热及高刚性特征，且其极性与聚苯乙烯树脂相差不大，与聚苯乙烯树脂相容性较好，能在大幅度提高聚苯乙烯树脂耐热性及刚性的同时，不会明显影响聚苯乙烯树脂的力学性能及加工性能；
2)本发明所用汽提剂母粒经过负压处理，母粒制备工艺简单，由于汽提剂常温常压下能稳定的存在于母粒基体中，加入螺杆挤出机方便易行，能克服汽提剂不能直接加入到原材料中的缺点，且螺杆前段汽提剂不会过早溢出，气提效果明显，而且由于汽提剂母粒只需要具有负压能力的容器，加入时螺杆挤出机时不需要额外添置成本昂贵的汽提剂加入熔体的装置及改装设备，因此生产成本低廉；
3)本发明采用汽提剂母粒的方法，所制备的聚苯乙烯树脂组合物气味等级按照大众PV3900气味标准能达到3级，挥发份含量降低至O. 2%以下，苯乙烯残单含量能降低至 200ppm以下，TVOC含量降低至200 μ gC/g以下，有效地降低苯乙烯类聚合物的气味及VOC 含量;
4)本发明所制得的聚苯乙烯树脂组合物能广泛用于包装材料、日用品、家电、0A、玩具、 运动器材、鞋材、线缆、仪器仪表、电子元器件及设备、建筑材料及汽车材料中耐热及环保要求严格的材料领域；
5)本发明采用汽提剂母粒制备苯乙烯类聚合物组合物，便于各种助剂加入及原材料混合，尤其适用于复合材料改性领域，制备各种功能性复合材料。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。对比例
按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料；将各组分在高速混合机中混合3飞分钟；用螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为螺杆挤出机具有一个自然排气口，双螺杆挤出机长径比为32 40，螺筒各分区温度应保持在50 350°C之间， 螺杆转速为100 600转/分钟，停留时间为O. 5 2分钟，压力为5 50MPa。实施例I
按表I配方组成制备汽提剂母粒，将汽提剂母粒所用基体置于负压(压强〈O. IMPa)环境容器中，然后将定量的汽提剂注入负压环境容器中，得到汽提剂母粒；
按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例2
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例3
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例4
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。
实施例5
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例6
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表2所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例7
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表3所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例8
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表3所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例9
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表3所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例10
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表3所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例11
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表3所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。实施例12
按按表I配方组成制备汽提剂母粒，按表3所示的组分的重量百分配比称取各种原料，其余同对比例。表I汽提剂母粒的组成及含量
组分名称汽提剂母粒I汽提剂母粒2汽提剂母粒3开孔发泡SBS弹性体(%)70开孔发泡聚苯乙烯(%)70分子筛(%)705#白油(%)30水(%)30甲醇(%)30
表2对比例及实施例中各组成及含量
组分名称对比例实施例I实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6HIPS 树脂(％)99. 59984. 569. 596. 58267SMA树脂(%)O. 51530O. 51530汽提剂母粒I (%)2. 52. 52. 5抗氧剂O. 5O. 5O. 5O. 5O. 5O. 5O. 5
表3实施例中各组分的组成及含量
组分名称实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12HIPS 树脂(％)9479. 564. 58974. 559. 5SMA树脂(%)O. 51530O. 51530汽提剂母粒2(%)55权利要求
1.一种聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于按重量百分比计，包含如下组分聚苯乙烯树脂59 99%SMA 树脂0. 5 30%汽提剂母粒0 10%抗氧剂0. 01 1% ；所述汽提剂母粒是由基体和汽提剂组成。
2.根据权利要求I所述的聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述SMA树脂的马来酸 Hf含量为2 10%,重均分子量Mw为10 30万。
3.根据权利要求I所述的聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述基体具有一维或多维的多孔结构，其微孔为开口结构，微孔孔径为O. f IOOnm ;所述汽提剂为在常温25°C及标准大气压下沸点和/或闪点低于200°C的液体物质。
4.根据权利要求I所述的聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述基体为木粉、植物纤维、淀粉、纸、沸石、分子筛、硅藻土、硅胶、麦饭石、六环石、凹凸棒石黏土、多孔氧化铝、发泡聚苯乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚酯和发泡热塑性弹性体中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求I所述的聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述汽提剂为醇类、白油、水、溶剂油、食用油、橡胶填充油、润滑油基础油、硅油和增塑剂中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求I所述的聚苯乙烯树脂组合物，其特征在于所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类和金属钝化剂中一种或几种混合物。
7.权利要求I飞任一项所述的聚苯乙烯树脂组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤a、汽提剂母粒的制备将汽提剂母粒所用基体置于压强〈O.IMPa的环境容器中，然后将汽提剂注入环境容器中，得到汽提剂母粒；b、按配比秤取各种原料；C、将各组分在高速混合机中混合3飞分钟；d、用螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为双螺杆挤出机长径比为32 40，螺筒各分区温度应保持在50 350°C之间，螺杆转速为100 600转/分钟， 停留时间为O. 5 2分钟，压力为5 50MPa。
8.根据权利要求7所述的聚苯乙烯树脂组合物的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机上设有一个或两个以上的自然排气口或真空排气口。
全文摘要
本发明公开了高耐热高刚性环保型聚苯乙烯树脂组合物及其制备方法。聚苯乙烯树脂组合物包含如下组分聚苯乙烯树脂59～99%；SMA树脂0.5～30%；汽提剂母粒0～10%；抗氧剂0.01～1%；所述汽提剂母粒是由基体和汽提剂组成。本发明生产工艺简单，生产成本降低，能有效地提高聚苯乙烯树脂的耐热性和刚性而不会降低其力学性能，同时降低聚苯乙烯树脂的气味及VOC含量，所制备的聚苯乙烯树脂组合物能用于包装材料、日用品、家电、OA、玩具、电子元器件及设备、建筑材料及汽车材料中耐热性及环保性要求严格的材料领域。
文档编号C08L23/12GK102604247SQ20121005133
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者付锦锋, 刘奇祥, 王林, 胡志华, 蔡彤旻, 郭少华, 陈日平 申请人:上海金发科技发展有限公司, 金发科技股份有限公司