本发明涉及一种改性高分子材料，尤其涉及一种有机硅改性聚苯乙烯及其制备方法。
背景技术：
聚苯乙烯(polystyrene，缩写ps)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于100℃的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。
聚苯乙烯(ps)包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯(eps)，高抗冲聚苯乙烯(hips)及间规聚苯乙烯(sps)。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。
例如一种在中国专利文献上公开的一种超韧高抗冲击聚苯乙烯树脂及其制备工艺，由原料共混挤出制得,并使原料中的主料之间形成物理交联，按重量份数计，其主料包括：高抗冲击聚苯乙烯70～90份、热塑性弹性体10～25份。此超韧高抗冲击聚苯乙烯树脂具有质轻密度低、耐疲劳性好和韧性好的特点，并且利用该制备工艺得到的超韧高抗冲击聚苯乙烯树脂性能稳定。但是其增韧是通过物理交联实现，相比于化学交联，其稳定性较差，因而其增韧效果没有化学改性来之有效。
技术实现要素：
本发明是为了克服现有技术中聚苯乙烯树脂性质较脆，其抗冲击性能较差，物理增韧效果不佳的问题，提供了一种能够有效的改善聚苯乙烯树脂脆性明显的问题，使其抗冲击性能明显提高的一种非物理增韧改性的有机硅改性聚苯乙烯及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种有机硅改性聚苯乙烯，所述的有机硅改性聚苯乙烯由含有有机硅结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成。
本发明中的有机硅改性聚苯乙烯由含有有机硅结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成，其中的有机硅结构在催化剂的作用下发生交联反应，使其形成交联互穿网络结构，从而有效的提高了整体的韧性以及其耐冲击性能。同时，由于其中的有机硅结构的加入，使得原本较为刚性的链段通过加入柔性较好的有机硅结构而柔顺性变好。从而从分子角度提升了其耐冲击性能。同时，有机硅结构具有良好的耐高低温性能，在加入有机硅结构后，整体聚苯乙烯的耐热性能有进一步提升，同时在形成交联互穿网络结构后其耐热性也有明显的提升。
作为优选，所述的a组分中的有机硅结构为甲基二甲氧基硅基、三甲氧基硅基、二甲氧基硅基、苯基二甲氧基硅基、甲基二乙氧基硅基。
本发明中的有机硅结构其都具有甲氧基或者烷氧基结构，其在催化剂的作用下，能够有效的发生化学交联反应，从而形成交联互穿网络结构，提高其韧性。
作为优选，所述的a组分中的有机硅结构的质量占a组分整体质量的0.5～5％。
当有机硅结构的量在这个范围内时，其主要优秀的物理性能不会发生变化，依然能够具有电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等优点，但其实耐冲击性能以及耐热性能有了进一步的提升。
作为优选，所述的b组分中的催化剂包括第一催化剂以及第二催化剂，所述的第一催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述的第二催化剂为乙酰丙酮金属盐，所述的第一催化剂与第二催化剂两者的质量比为(1～5)：(1～3)。
本发明中的催化剂包括二月桂酸二丁基锡其能够有效的将硅原子上的烷氧基在水的最用下发生交联反应，从而有效的形成交联互穿网络结构。同时，第二催化剂中的乙酰丙酮金属盐其能够有效的参与树脂中的交联反应，与二月桂酸二丁基锡仪器协同催化，达到最佳催化条件。
作为优选，所述的乙酰丙酮金属盐为乙酰丙酮铬、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮锆、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铝或者乙酰丙酮锌中的一种。
作为优选，所述的b组分中的催化剂含量占b组分整体质量的0.001～0.05％。
作为优选，所述的有机硅改性聚苯乙烯中a组分与b组分的质量比为100：(25～40)。
一种如前所述的有机硅改性聚苯乙烯的制备方法，所述的制备方法如下步骤：
(1)a组分制备：将聚苯乙烯母粒与含乙烯基结构的硅烷在过氧化二异丙苯的催化下发生接枝反应，得到含有有机硅结构的a组分；
(2)b组分的制备：将聚苯乙烯母粒与催化剂均匀混合后得到含有催化剂成分的b组分；(3)复配：将a组分与b组分共混后挤出造粒，得到有机硅改性聚苯乙烯母粒；
(4)后处理：将有机硅改性聚苯乙烯母粒置于饱和蒸汽中熟化后得到有机硅改性聚苯乙烯。
本发明通过a组分以及b组分之间的相互复配，最后造粒得到机硅改性聚苯乙烯母粒，而后处理的作用在与通过饱和蒸汽中的水汽参与到有机硅结构中的烷氧基硅烷在催化剂作用下的交联反应，形成交联互穿网络结构
作为优选，所述的步骤(1)中过氧化二异丙苯与聚苯乙烯母粒之间的质量比为0.5～1:100，所述的接枝反应温度为125～150℃。
作为优选，所述的步骤(4)中饱和蒸汽的温度为110～125℃，蒸汽压力0.5～1.2bar，熟化时间为0.5～5小时。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)通过本发明制备的聚苯乙烯具有良好的韧性，抗冲击效果好；
(2)本发明为化学改性，相较于物理改性效果更好；
(3)本发明还具有良好的耐高温性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作以进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中说采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种有机硅改性聚苯乙烯，所述的有机硅改性聚苯乙烯由含有甲基二甲氧基硅基结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成，a组分与b组分的质量比为100：25，其中，所述的a组分中的有机硅结构的质量占a组分整体质量的0.5％，所述的b组分中的催化剂包括第一催化剂以及第二催化剂，所述的第一催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述的第二催化剂为乙酰丙酮铬，所述的第一催化剂与第二催化剂两者的质量比为1：1，所述的b组分中的催化剂含量占b组分整体质量的0.001％。
一种前所述的有机硅改性聚苯乙烯的制备方法，所述的制备方法如下步骤：
(1)a组分制备：将聚苯乙烯母粒与甲基乙烯基二甲氧基硅烷在过氧化二异丙苯的催化下发生接枝反应，得到含有有机硅结构的a组分，所述的甲基乙烯基二甲氧基硅烷质量占a组分整体质量的0.5％，所述的过氧化二异丙苯与聚苯乙烯母粒之间的质量比为0.5:100，所述的接枝反应温度为125℃；
(2)b组分的制备：将聚苯乙烯母粒与催化剂均匀混合后得到含有催化剂成分的b组分；
(3)复配：将a组分与b组分按照质量比100：25共混后挤出造粒，得到有机硅改性聚苯乙烯母粒；
(4)后处理：将有机硅改性聚苯乙烯母粒置于温度为110℃，蒸汽压力0.5bar的饱和蒸汽中熟化0.5小时后得到有机硅改性聚苯乙烯。
实施例2
一种有机硅改性聚苯乙烯，所述的有机硅改性聚苯乙烯由含有三甲氧基硅基结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成，a组分与b组分的质量比为100：40，其中，所述的a组分中的有机硅结构的质量占a组分整体质量的5％，所述的b组分中的催化剂包括第一催化剂以及第二催化剂，所述的第一催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述的第二催化剂为乙酰丙酮铁，所述的第一催化剂与第二催化剂两者的质量比为5：3，所述的b组分中的催化剂含量占b组分整体质量的0.05％。
一种前所述的有机硅改性聚苯乙烯的制备方法，所述的制备方法如下步骤：
(1)a组分制备：将聚苯乙烯母粒与乙烯基三甲氧基硅烷在过氧化二异丙苯的催化下发生接枝反应，得到含有有机硅结构的a组分，所述的乙烯基三甲氧基硅烷质量占a组分整体质量的5％，所述的过氧化二异丙苯与聚苯乙烯母粒之间的质量比为1:100，所述的接枝反应温度为150℃；
(2)b组分的制备：将聚苯乙烯母粒与催化剂均匀混合后得到含有催化剂成分的b组分；
(3)复配：将a组分与b组分按照质量比100：40共混后挤出造粒，得到有机硅改性聚苯乙烯母粒；
(4)后处理：将有机硅改性聚苯乙烯母粒置于温度为125℃，蒸汽压力1.2bar的饱和蒸汽中熟化5小时后得到有机硅改性聚苯乙烯。
实施例3
一种有机硅改性聚苯乙烯，所述的有机硅改性聚苯乙烯由含有二甲氧基硅基结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成，a组分与b组分的质量比为100：35，其中，所述的a组分中的有机硅结构的质量占a组分整体质量的2.5％，所述的b组分中的催化剂包括第一催化剂以及第二催化剂，所述的第一催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述的第二催化剂为乙酰丙酮钴，所述的第一催化剂与第二催化剂两者的质量比为2：2，所述的b组分中的催化剂含量占b组分整体质量的0.025％。
一种前所述的有机硅改性聚苯乙烯的制备方法，所述的制备方法如下步骤：
(1)a组分制备：将聚苯乙烯母粒与乙烯基二甲氧基硅烷在过氧化二异丙苯的催化下发生接枝反应，得到含有有机硅结构的a组分，所述的乙烯基二甲氧基硅烷质量占a组分整体质量的2.5％，所述的过氧化二异丙苯与聚苯乙烯母粒之间的质量比为0.8:100，所述的接枝反应温度为140℃；
(2)b组分的制备：将聚苯乙烯母粒与催化剂均匀混合后得到含有催化剂成分的b组分；
(3)复配：将a组分与b组分按照质量比100：35共混后挤出造粒，得到有机硅改性聚苯乙烯母粒；
(4)后处理：将有机硅改性聚苯乙烯母粒置于温度为115℃，蒸汽压力1bar的饱和蒸汽中熟化2小时后得到有机硅改性聚苯乙烯。
实施例4
一种有机硅改性聚苯乙烯，所述的有机硅改性聚苯乙烯由含有苯基二甲氧基硅基结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成，a组分与b组分的质量比为100：30，其中，所述的a组分中的苯基二甲氧基硅基结构的质量占a组分整体质量的1.5％，所述的b组分中的催化剂包括第一催化剂以及第二催化剂，所述的第一催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述的第二催化剂为乙酰丙酮钛，所述的第一催化剂与第二催化剂两者的质量比为4：1，所述的b组分中的催化剂含量占b组分整体质量的0.035％。
一种前所述的有机硅改性聚苯乙烯的制备方法，所述的制备方法如下步骤：
(1)a组分制备：将聚苯乙烯母粒与乙烯基苯基二甲氧基硅烷在过氧化二异丙苯的催化下发生接枝反应，得到含有有机硅结构的a组分，所述的乙烯基苯基二甲氧基硅烷质量占a组分整体质量的1.5％，所述的过氧化二异丙苯与聚苯乙烯母粒之间的质量比为0.9:100，所述的接枝反应温度为145℃；
(2)b组分的制备：将聚苯乙烯母粒与催化剂均匀混合后得到含有催化剂成分的b组分；
(3)复配：将a组分与b组分按照质量比100：30共混后挤出造粒，得到有机硅改性聚苯乙烯母粒；
(4)后处理：将有机硅改性聚苯乙烯母粒置于温度为120℃，蒸汽压力1.1bar的饱和蒸汽中熟化4.5小时后得到有机硅改性聚苯乙烯。
实施例5
一种有机硅改性聚苯乙烯，所述的有机硅改性聚苯乙烯由含有甲基二乙氧基硅基结构的a组分以及含有催化剂成分的b组分两者复配制备而成，a组分与b组分的质量比为100：35，其中，所述的a组分中的甲基二乙氧基硅基结构的质量占a组分整体质量的4.5％，所述的b组分中的催化剂包括第一催化剂以及第二催化剂，所述的第一催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述的第二催化剂为乙酰丙酮铝，所述的第一催化剂与第二催化剂两者的质量比为5：2，所述的b组分中的催化剂含量占b组分整体质量的0.045％。
一种前所述的有机硅改性聚苯乙烯的制备方法，所述的制备方法如下步骤：
(1)a组分制备：将聚苯乙烯母粒与甲基乙烯基二乙氧基硅烷在过氧化二异丙苯的催化下发生接枝反应，得到含有有机硅结构的a组分，所述的甲基乙烯基二乙氧基硅烷质量占a组分整体质量的3.5％，所述的过氧化二异丙苯与聚苯乙烯母粒之间的质量比为0.6:100，所述的接枝反应温度为135℃；
(2)b组分的制备：将聚苯乙烯母粒与催化剂均匀混合后得到含有催化剂成分的b组分；
(3)复配：将a组分与b组分共混后挤出造粒，得到有机硅改性聚苯乙烯母粒；
(4)后处理：将有机硅改性聚苯乙烯母粒置于温度为120℃，蒸汽压力0.9bar的饱和蒸汽中熟化3.5小时后得到有机硅改性聚苯乙烯。
将实施例1～5得到的有机硅改性聚苯乙烯以及市购聚苯乙烯进行测试，其中拉伸强度按照gb/t1040.2-2006《塑料拉伸性能试验方法》进行测定；izod缺口冲击强度按照gb/t1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行测定；耐疲劳性：通过对折125*10*3.2mm和125*10*1.6mm的成品，连续对折60次未断裂，则判断耐疲劳性能优，连续对折40-60次未断裂，则判断耐疲劳性能良；连续对折不到40次断裂，则耐疲劳性能差。
表1实施例1～5以及市购对比例的测试结果
从上表中可知通过本发明制得的有机硅改性聚苯乙烯在不影响拉升强度的前提下，能够有效的提升聚苯乙烯的冲击强度，从而证明通过本发明能有效的提高聚苯乙烯塑料的韧性。