本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种具有超高韧性的聚苯乙烯塑料的制备方法。
背景技术
聚苯乙烯是由单体苯乙烯经本体聚合制得，是世界上第三大塑料品种。聚苯乙烯是无色，无味，无臭，表面光滑，透明度高，吸水性小，抗水性强，导热系数和热容量低。聚苯乙烯是聚合树脂中应用最广的一种，因其具有上述优点，聚苯乙烯的薄膜、薄片、泡沫塑料均有着广泛的应用。由于通用聚苯乙烯质地硬而脆、机械强度不高、韧性较差，导致其应用范围受限。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有超高韧性的聚苯乙烯塑料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有超高韧性的聚苯乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料选择：按重量份计由以下成分制成：聚苯乙烯树脂96-98、硅掺杂碳化聚环氧乙烷6.8-7.1、相容剂1.3-1.5、润滑剂1.1-1.4；
（2）原料加工：将上述原料除硅掺杂碳化聚环氧乙烷外按各组分重量份均匀混合后，然后添加到烘干箱中进行干燥40min，所述烘干箱内温度为70℃，得到干燥混合料，再将干燥混合料从挤出机的主喂料口投入挤出机，将硅掺杂碳化聚环氧乙烷从侧喂料口投入挤出机，控制挤出机的挤出温度为232-235℃，挤出机的转速为550-560r/min，挤出后进行过水切粒，即得所述具有超高韧性的聚苯乙烯塑料。
进一步的，所述聚苯乙烯树脂为间规聚苯乙烯树脂。
进一步的，所述硅掺杂碳化聚环氧乙烷制备方法为：
a将聚环氧乙烷与海藻酸盐按20:1.3质量比例均匀混合后，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至725℃温度，保温2小时，然后自然冷却至室温，得到碳化产物，将碳化产物采用无水乙醇进行清洗，然后烘干至恒重，得到碳化料；
b将碳化料与有机硅单体按35:1.2质量比均匀混合后，得到混合料；
c将上述得到的混合料，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至700℃温度，保温1.5小时，然后自然冷却至室温，采用无水乙醇进行清洗，烘干至恒重，粉碎，过450目，即得硅掺杂碳化聚环氧乙烷。
进一步的，所述海藻酸盐为海藻酸钾。
进一步的，所述有机硅单体为丙基三氯硅烷。
进一步的，所述相容剂为改性丁腈橡胶。
进一步的，所述改性丁腈橡胶制备方法为：
将丁腈橡胶粉碎，过200目筛，得到丁腈橡胶粉，将丁腈橡胶粉按80g：200ml的比例均匀分散到三氯甲烷中，得到丁腈橡胶分散液，然后向丁腈橡胶分散液中添加其质量0.3%的巯基酸，加热至80℃，以200r/min转速搅拌20min，再添加丁腈橡胶质量0.1%的四甲基氢氧化铵，继续加热至108℃，保温搅拌2小时，然后进行过滤，采用质量分数为80%的乙醇溶液进行清洗，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述润滑剂为油酰胺。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中的聚苯乙烯溶体强度更高，可改善材料加工性能，从而使得制备的聚苯乙烯塑料具有更好的加工性能和韧性；本发明通过添加硅掺杂碳化聚环氧乙烷是为了利用其内部含的微米级碳化粒子再经过硅掺杂的协同增韧作用，得到具有超高韧性的聚苯乙烯塑料。本发明通过硅掺杂碳化聚环氧乙烷的添加，能够在塑料体系中均匀分散，利用微米级碳化粒子与改性定基橡胶粒子的协同作用，从而有利于银纹的引发、多重银纹形成和发展、延迟裂口形成和生长的相形态结构，使聚苯乙烯塑料的力学性能显著提高，最终将获得超强韧性的聚苯乙烯塑料。同时，通过硅掺杂碳化聚环氧乙烷与本发明制备的改性丁腈橡胶相容剂的协同促进作用，使得加工过程中聚合物可以实现熔体强度的大幅提高，从而有效改善聚合物的成型工艺，极大的改善了聚苯乙烯塑料的机械性能和加工性能。
具体实施方式
实施例1
一种具有超高韧性的聚苯乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料选择：按重量份计由以下成分制成：聚苯乙烯树脂96、硅掺杂碳化聚环氧乙烷6.8、相容剂1.3、润滑剂1.1；
（2）原料加工：将上述原料除硅掺杂碳化聚环氧乙烷外按各组分重量份均匀混合后，然后添加到烘干箱中进行干燥40min，所述烘干箱内温度为70℃，得到干燥混合料，再将干燥混合料从挤出机的主喂料口投入挤出机，将硅掺杂碳化聚环氧乙烷从侧喂料口投入挤出机，控制挤出机的挤出温度为232℃，挤出机的转速为550r/min，挤出后进行过水切粒，即得所述具有超高韧性的聚苯乙烯塑料。
进一步的，所述聚苯乙烯树脂为间规聚苯乙烯树脂。
进一步的，所述硅掺杂碳化聚环氧乙烷制备方法为：
a将聚环氧乙烷与海藻酸盐按20:1.3质量比例均匀混合后，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至725℃温度，保温2小时，然后自然冷却至室温，得到碳化产物，将碳化产物采用无水乙醇进行清洗，然后烘干至恒重，得到碳化料；
b将碳化料与有机硅单体按35:1.2质量比均匀混合后，得到混合料；
c将上述得到的混合料，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至700℃温度，保温1.5小时，然后自然冷却至室温，采用无水乙醇进行清洗，烘干至恒重，粉碎，过450目，即得。
进一步的，所述海藻酸盐为海藻酸钾。
进一步的，所述有机硅单体为丙基三氯硅烷。
进一步的，所述相容剂为改性丁腈橡胶。
进一步的，所述改性丁腈橡胶制备方法为：
将丁腈橡胶粉碎，过200目筛，得到丁腈橡胶粉，将丁腈橡胶粉按80g：200ml的比例均匀分散到三氯甲烷中，得到丁腈橡胶分散液，然后向丁腈橡胶分散液中添加其质量0.3%的巯基酸，加热至80℃，以200r/min转速搅拌20min，再添加丁腈橡胶质量0.1%的四甲基氢氧化铵，继续加热至108℃，保温搅拌2小时，然后进行过滤，采用质量分数为80%的乙醇溶液进行清洗，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述润滑剂为油酰胺。
实施例2
一种具有超高韧性的聚苯乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料选择：按重量份计由以下成分制成：聚苯乙烯树脂98、硅掺杂碳化聚环氧乙烷7.1、相容剂1.5、润滑剂1.4；
（2）原料加工：将上述原料除硅掺杂碳化聚环氧乙烷外按各组分重量份均匀混合后，然后添加到烘干箱中进行干燥40min，所述烘干箱内温度为70℃，得到干燥混合料，再将干燥混合料从挤出机的主喂料口投入挤出机，将硅掺杂碳化聚环氧乙烷从侧喂料口投入挤出机，控制挤出机的挤出温度为235℃，挤出机的转速为560r/min，挤出后进行过水切粒，即得所述具有超高韧性的聚苯乙烯塑料。
进一步的，所述聚苯乙烯树脂为间规聚苯乙烯树脂。
进一步的，所述硅掺杂碳化聚环氧乙烷制备方法为：
a将聚环氧乙烷与海藻酸盐按20:1.3质量比例均匀混合后，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至725℃温度，保温2小时，然后自然冷却至室温，得到碳化产物，将碳化产物采用无水乙醇进行清洗，然后烘干至恒重，得到碳化料；
b将碳化料与有机硅单体按35:1.2质量比均匀混合后，得到混合料；
c将上述得到的混合料，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至700℃温度，保温1.5小时，然后自然冷却至室温，采用无水乙醇进行清洗，烘干至恒重，粉碎，过450目，即得。
进一步的，所述海藻酸盐为海藻酸钾。
进一步的，所述有机硅单体为丙基三氯硅烷。
进一步的，所述相容剂为改性丁腈橡胶。
进一步的，所述改性丁腈橡胶制备方法为：
将丁腈橡胶粉碎，过200目筛，得到丁腈橡胶粉，将丁腈橡胶粉按80g：200ml的比例均匀分散到三氯甲烷中，得到丁腈橡胶分散液，然后向丁腈橡胶分散液中添加其质量0.3%的巯基酸，加热至80℃，以200r/min转速搅拌20min，再添加丁腈橡胶质量0.1%的四甲基氢氧化铵，继续加热至108℃，保温搅拌2小时，然后进行过滤，采用质量分数为80%的乙醇溶液进行清洗，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述润滑剂为油酰胺。
实施例3
一种具有超高韧性的聚苯乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料选择：按重量份计由以下成分制成：聚苯乙烯树脂97、硅掺杂碳化聚环氧乙烷6.9、相容剂1.4、润滑剂1.2；
（2）原料加工：将上述原料除硅掺杂碳化聚环氧乙烷外按各组分重量份均匀混合后，然后添加到烘干箱中进行干燥40min，所述烘干箱内温度为70℃，得到干燥混合料，再将干燥混合料从挤出机的主喂料口投入挤出机，将硅掺杂碳化聚环氧乙烷从侧喂料口投入挤出机，控制挤出机的挤出温度为233℃，挤出机的转速为555r/min，挤出后进行过水切粒，即得所述具有超高韧性的聚苯乙烯塑料。
进一步的，所述聚苯乙烯树脂为间规聚苯乙烯树脂。
进一步的，所述硅掺杂碳化聚环氧乙烷制备方法为：
a将聚环氧乙烷与海藻酸盐按20:1.3质量比例均匀混合后，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至725℃温度，保温2小时，然后自然冷却至室温，得到碳化产物，将碳化产物采用无水乙醇进行清洗，然后烘干至恒重，得到碳化料；
b将碳化料与有机硅单体按35:1.2质量比均匀混合后，得到混合料；
c将上述得到的混合料，在氮气气氛围下，以5℃/10s的速率加热至700℃温度，保温1.5小时，然后自然冷却至室温，采用无水乙醇进行清洗，烘干至恒重，粉碎，过450目，即得。
进一步的，所述海藻酸盐为海藻酸钾。
进一步的，所述有机硅单体为丙基三氯硅烷。
进一步的，所述相容剂为改性丁腈橡胶。
进一步的，所述改性丁腈橡胶制备方法为：
将丁腈橡胶粉碎，过200目筛，得到丁腈橡胶粉，将丁腈橡胶粉按80g：200ml的比例均匀分散到三氯甲烷中，得到丁腈橡胶分散液，然后向丁腈橡胶分散液中添加其质量0.3%的巯基酸，加热至80℃，以200r/min转速搅拌20min，再添加丁腈橡胶质量0.1%的四甲基氢氧化铵，继续加热至108℃，保温搅拌2小时，然后进行过滤，采用质量分数为80%的乙醇溶液进行清洗，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述润滑剂为油酰胺。
对比例1：与实施例1区别仅在于将硅掺杂碳化聚环氧乙烷替换为碳化聚环氧乙烷（碳化料）。
对比例2：与实施例1区别仅在于将硅掺杂碳化聚环氧乙烷替换为聚环氧乙烷。
对比例3：与实施例1区别仅在于不添加硅掺杂碳化聚环氧乙烷。
对比例4：与实施例1区别仅在于将相容剂替换为未处理的丁腈橡胶。
对照组：申请号2017112873290。
对实施例、对比例和对照组中的熔体强度进行检测对比（rheotens拉伸流变仪，毛细管直径2mm，测试温度190℃）：
表1
由表1可以看出，本发明中的聚苯乙烯溶体强度更高，可改善材料加工性能，从而使得制备的聚苯乙烯塑料具有更好的加工性能和韧性。
继续试验；
力学性能测试：拉伸测试按照astmd638－01标准，拉伸速率为10mm/min。弯曲测试按astmd790－03标准，载荷下压速率为５mm／min。冲击测试按照astmd265－00标准，v形缺口，环境温度25℃：
表2
由表2可以看出，本发明制备的聚苯乙烯塑料具有超高的韧性。