专利名称：聚苯乙烯掺混物的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及聚苯こ烯。更具体地，本发明涉及制备聚苯こ烯掺混物的改进方法。置量苯こ烯(也称作こ烯基苯)是以エ业量从こ苯制备的芳族化合物。最常用的苯こ烯 生产方法包括こ苯的脱氢，产生苯こ烯的粗产物和こ苯。聚苯こ烯是由苯こ烯単体生产的芳族聚合物。聚苯こ烯是在绝热、包装、一次性餐具和发泡杯子中广泛使用的聚合物。膨胀聚苯こ烯(EPS)是众所周知的，可以通过在例如生产发泡产品时使得可膨胀气体例如CO2与聚苯こ烯结合来制备，且膨胀聚苯こ烯可以包含挤塑聚苯こ烯(XPS)。EPS可以在例如绝热材料的应用中用作捕集的气态内含物质抵抗热流，从而给予绝热特性。EPS可以用于包装应用中提供保护以免由于捕集的气态内含物质导致的冲击。其他类型的聚苯こ烯包含弾性体增强的单亚こ烯基芳族化合物的聚合物，所述单亚こ烯基芳族化合物是例如苯こ烯、a -甲基苯こ烯和环取代苯こ烯，这种弾性体增强的单亚こ烯基芳族化合物的聚合物可以用于各种应用，包括食品包装、办公用品、购买点标志和指示牌、家用器皿和消费品、建筑物保温材料和化妆品包装。这类弾性体增强的聚合物通常称作抗冲改性的或高抗冲聚苯こ烯(HIPS)，而苯こ烯均聚物可称为通用聚苯こ烯(GPPS)。在模塑、成形和制备含聚苯こ烯产品时，产生了聚苯こ烯的副产物、过量的聚苯こ烯以及含聚苯こ烯的组合物。这些副产物以及商用后的聚苯こ烯产品与消费者使用后的聚苯こ烯产品常常成为可能在垃圾填埋场或者焚烧炉中销毁的废物。希望回收这些材料从而避免浪费和污染。还希望得到具有改进的拉伸特性的聚苯こ烯，从而在给定的聚苯こ烯产品中所需的聚苯こ烯的量较少，这可以导致在总体上減少聚苯こ烯废物。发明概述本发明的实施方式(其本身或者与其他实施方式结合)是ー种制备聚苯こ烯掺混物的方法，其包括使得具有第一熔体流动指数的第一聚苯こ烯组合物与具有第二熔体流动指数的第二聚苯こ烯组合物结合并形成聚苯こ烯掺混物，所述第二熔体流动指数比所述第ー熔体流动指数至少高2分克/分钟。第一含聚苯こ烯组合物具有第一拉伸强度值而第二含聚苯こ烯组合物具有第二拉伸强度值，聚苯こ烯掺混物具有预期的拉伸强度值。所述预期的拉伸强度值是基于聚苯こ烯掺混物中第一含聚苯こ烯组合物的量以及第ニ含聚苯こ烯组合物的量的第一拉伸强度值与第二拉伸强度值的重均值。聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸強度值比预期的拉伸强度值大于3%以上。在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，聚苯こ烯掺混物中第二聚苯こ烯组合物第一聚苯こ烯组合物的重量比为1:99至1:1。
在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，第二聚苯こ烯组合物可以包含回收的聚苯こ烯材料，所述回收的聚苯こ烯材料可以包含膨胀聚苯こ烯。在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，可以在选自混合器、混配机以及挤出机的设备中发生第一聚苯こ烯组合物与第二聚苯こ烯组合物的結合。在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，可以包含由聚苯こ烯掺混物制得的制品。在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，是ー种制备聚苯こ烯掺混物的方法，该方法包括使得聚苯こ烯组合物与苯こ烯単体结合以形成反应混合物，在聚合化反应器中使得所述反应混合物聚合化，并得到聚苯こ烯掺混物，其中在含聚苯こ烯组合物聚合化之后，其熔体流动指数比苯こ烯単体的熔体流动指数至少高2分克/分钟。
在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，以混合物的总重量计，可以将0. I至50重量％范围内的聚苯こ烯组合物加入到苯こ烯单体中，所述聚苯こ烯组合物可以包含回收的聚苯こ烯材料，所述回收的聚苯こ烯材料可以包含膨胀聚苯こ烯。在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，可以包含通过本文所掲示的方法从聚苯こ烯制得的制品。本发明的实施方式(其本身或者与其他实施方式結合)是ー种具有第一熔体流动指数的第一聚苯こ烯和具有第二熔体流动指数的第二聚苯こ烯的聚苯こ烯掺混物，所述第ニ熔体流动指数比所述第一熔体流动指数至少高2分克/分钟。第二聚苯こ烯是聚苯こ烯掺混物的总重量的0. I至40重量％，第一聚苯こ烯具有第一物理特性值而第二聚苯こ烯具有第二物理特性值，当结合时，聚苯こ烯掺混物具有预期的物理特性值。以聚苯こ烯掺混物中第一聚苯こ烯和第二聚苯こ烯的量计，所述预期的物理特性值是所述第一物理特性值和第二物理特性值的重均值，且聚苯こ烯掺混物的观察的物理特性值比预期的物理特性值大于3%以上。在本发明的一个实施方式中(其本身或者与其他实施方式结合)，可以包含由聚苯こ烯掺混物制得的制品。其他可行的实施方式包括两个或更多个本发明上述的实施方式。在一个实施方式中，方法包括上述所有的实施方式以及可以以任意顺序进行的各种方法。附图简要说明图I所示是拉伸強度和分子量与熔体流动指数的函数关系图。图2所示是断裂拉伸强度与DSM混配掺混物的熔体流动指数的关系图。图3是泛黄指数YI与EPS重量％的柱状图。图4是从样品B分离的颗粒的显微镜图。图5是从样品B分离的颗粒的另ー个显微镜图。图6所示是22° C时溶液粘度与甲苯中样品浓度的关系图。图7所示是在过滤器上收集的材料重量与过滤的溶液总重的关系图。图8所示是苯こ烯转化率与随时间变化的聚合化反应的关系图。图9所示是断裂强度值与根据本发明的PS混合物中EPS的重量％的关系图。
图10所示是断裂伸长％与根据本发明的混合物中EPS的重量％的关系图。发明详述热塑性化合物的分子量和聚合物熔体粘度通常呈熔体流动指数(MFI)倒数的趋势。作为一般规律，热塑性塑料的大多数物理特性，例如拉伸强度以及挠曲強度，是分子量的函数，从而所述特性还可以与MFI有关(见图I)。根据本发明，将高熔体流动的聚苯こ烯与低熔体流动的聚苯こ烯掺混可以给出增强的拉伸特性的产品，该增强的拉伸特性落在所述高熔体流动和低熔体流动之间的给定的熔体流动范围内。发现可以通过将一定量的高熔体流动指数的聚苯こ烯与低熔体流动指数的聚苯こ烯掺混来改善聚苯こ烯的拉伸特性。更具体地，发现所述将一定量的高熔体流动指数的聚苯こ烯与低熔体流动指数的聚苯こ烯掺混会产生具有出人意料的拉伸特性提升的聚苯こ烯掺混物。根据本发明的一个实施方式，通过使得具有高熔体流动指数的聚苯こ烯组合物与 具有低熔体流动指数的聚苯こ烯组合物结合来得到聚苯こ烯掺混物。在一个实施方式中，通过使得第一聚苯こ烯组合物与第二聚苯こ烯组合物结合来得到聚苯こ烯掺混物，不同之处在于两者的熔体流动指数之差大于2分克/分钟。在一个实施方式中，通过使得具有熔体流动指数大于7分克/分钟的聚苯こ烯组合物与具有熔体流动指数小于5分克/分钟的聚苯こ烯组合物结合来得到聚苯こ烯掺混物。在另ー个实施方式中，通过使得具有熔体流动指数大于9分克/分钟的聚苯こ烯组合物与具有熔体流动指数小于5分克/分钟的聚苯こ烯组合物结合来得到聚苯こ烯掺混物。在另ー个实施方式中，通过使得具有熔体流动指数大于10分克/分钟的聚苯こ烯组合物与具有熔体流动指数小于5分克/分钟的聚苯こ烯组合物结合来得到聚苯こ烯掺混物。在一个实施方式中，以聚苯こ烯掺混物的重量计，将小于60重量％的量的高熔体流动聚苯こ烯加入到聚苯こ烯掺混物中。在另ー个实施方式中，以聚苯こ烯掺混物的重量计，将0. I至50重量％的量的高熔体流动聚苯こ烯加入到聚苯こ烯掺混物中。在另ー个实施方式中，以聚苯こ烯掺混物的重量计,将I至40重量％的量的高熔体流动聚苯こ烯加入到聚苯こ烯掺混物中。在一个实施方式中，聚苯こ烯掺混物含有的高熔体流动聚苯こ烯低熔体流动聚苯こ烯的重量比为1:99至1:1。在另ー个实施方式中，聚苯こ烯掺混物含有的高熔体流动聚苯こ烯低熔体流动聚苯こ烯的重量比为1:50至2:3。在另ー个实施方式中，聚苯こ烯掺混物含有的高熔体流动聚苯こ烯低熔体流动聚苯こ烯的重量比为1:10至1:2。在一个实施方式中，高熔体流动指数聚苯こ烯与低熔体流动指数聚苯こ烯之间的熔体流动指数之差至少为2分克/分钟。在一个实施方式中，以结合的聚苯こ烯掺混物的重量计，高熔体流动指数的聚苯こ烯以0. I重量％至40重量％的量的存在于聚苯こ烯掺混物中。如果高熔体流动指数与低熔体流动指数之间的差至少大于2分克/分钟，且以结合的聚苯こ烯掺混物的总重量计，高熔体流动指数的聚苯こ烯以0. I重量％至40重量％的量存在，则会出人意料地改善某些物理特性。例如，拉伸强度和伸长百分比会显示出出人意料的改进。在一个实施方式中，通过结合含有高熔体流动GPPS的聚苯こ烯来得到聚苯こ烯掺混物。在一个实施方式中，通过使得含聚苯こ烯的混配物与回收材料结合来得到聚苯こ烯掺混物。在另ー个实施方式中，通过使得含聚苯こ烯的混配物与含回收材料的聚苯こ烯结合来得到聚苯こ烯掺混物。在另ー个实施方式中，所述回收的材料包含膨胀聚苯こ烯。在另ー个实施方式中，所述回收的材料包含エ业使用后的PS。在另ー个实施方式中，所述回收的材料包含商用后的PS。在另ー个实施方式中，所述回收的材料包含消费者使用后的PS。在另ー个实施方式中，所述回收的材料包含建筑使用后的PS。在一个实施方式中，通过使得苯こ烯单体与回收的材料结合来得到聚苯こ烯掺混物。在另ー个实施方式中，通过使得苯こ烯単体与含回收材料的聚苯こ烯结合来得到聚苯こ烯掺混物。在另ー个实施方式中，所述回收的材料包含膨胀聚苯こ烯。膨胀聚苯こ烯(EPS)可用作用于大楼绝热的模塑板以及用于盒内缓冲易碎物品的包装材料。EPS回收包括EPS废料和含EPS的产品制备后遗弃的副产物以及它们使用之后的产品。这些回收材料可以分类为エ业使用后的、商用后的、消费者使用后的以及建筑使用后的。エ业使用后的EPS主要包含来自EPS模具和制造设备的废料。エ业使用后的EPS通常是最干净的或者较少污染类型的回收的EPS。商用后EPS主要包含来自家具和器具的包装材料。商用后的EPS通常比エ业使用后的EPS污染更厉害。商用后回收的EPS仍会含有 一些污染物(例如，木、胶、纸等)；然而，它应该比消费者使用后的EPS和建筑使用后的EPS干净。消费者使用后的EPS包含宽范围的产品，包括食品包装(例如，咖啡杯、蛤壳等)。建筑使用后的EPS包含由大楼修复和拆除产生的发泡材料。在一个实施方式中，高熔体流动指数聚苯こ烯组合物是回收的材料。在另ー个实施方式中，高熔体流动指数聚苯こ烯组合物是回收的EPS。在另ー个实施方式中，回收的EPS是エ业使用后和/或商用后EPS。回收的材料会含有污染物。例如，回收的EPS会含有由于回收中的其他组件，例如，带、纤维素(纸)以及其他塑料导致的污染物。如果存在于聚苯こ烯掺混物中，这些污染物通常对掺混物的物理性质具有负面影响。通过使用含有污染物的回收的高熔体流动指数聚苯こ烯以及低熔体流动指数聚苯こ烯，其中所述高熔体流动指数与低熔体流动指数之间的差至少大于2且以结合的聚苯こ烯掺混物的总重量计，所述高熔体流动指数聚苯こ烯以0. I重量％至40重量％的量存在，则会出人意料地改善某些物理特性。该被污染的掺混物具有改善的物理特性可以在一定程度上补偿污染物的负面作用，允许在聚苯こ烯掺混物中更多地使用回收的材料。在一个实施方式中，掺混物具有改善的物理特性，其可以补偿污染物至少20%，可任选地至少10%，可任选地至少5%的负面作用。在一个实施方式中，掺混物具有改善的物理特性，其可以补偿污染物的大部分的负面作用。在一个实施方式中，掺混物具有改善的物理特性，其可以补偿污染物所有的负面作用。在一个实施方式中，可以根据本领域已知的任意方法将高熔体流动指数聚苯こ烯组合物结合到聚苯こ烯掺混物中。在一个实施方式中，通过将高熔体流动指数聚苯こ烯组合物与低熔体流动指数聚苯こ烯组合物混合得到聚苯こ烯掺混物。在一个实施方式中，将高熔体流动指数聚苯こ烯组合物与低熔体流动指数聚苯こ烯组合物在混配机中结合并进行熔体掺混。在另ー个实施方式中，通过在混合器中熔体掺混使得高熔体流动指数聚苯こ烯组合物与低熔体流动指数聚苯こ烯组合物结合。在另ー个实施方式中，通过在挤出步骤中熔体掺混使得高熔体流动指数聚苯こ烯组合物与低熔体流动指数聚苯こ烯组合物结合。在各个实施例中，将高熔体流动指数聚苯こ烯与低熔体流动指数聚苯こ烯独立地在混合器、混配机以及挤出机中结合。在每种情况中，在不同类型的掺混下得到了类似的物理特性的提升。在一个实施方式中，聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于3%以上。在一个实施方式中，聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于5%以上。在一个实施方式中，聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于7%以上。在一个实施方式中，聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于10%以上。在一个实施方式中，聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于15%以上。在一个实施方式中，在苯こ烯单体聚合化以制备聚合物掺混物产品之前使得高熔体流动指数聚苯こ烯组合物与苯こ烯单体结合。根据本发明的实施方式，通过结合 聚苯こ烯组合物并聚合化混合物得到聚苯こ烯掺混物，所述聚苯こ烯组合物在聚合化之后的高熔体流动指数比苯こ烯単体的熔体流动指数高至少2分克/分钟。在一个实施方式中，聚苯こ烯组合物在聚合化之后的熔体流动指数比苯こ烯単体的熔体流动指数高至少4分克/分钟。在一个实施方式中，通过使得聚苯こ烯组合物与苯こ烯单体结合来得到聚苯こ烯掺混物，所述聚苯こ烯组合物的熔体流动指数大于7分克/分钟，所述苯こ烯单体的熔体流动指数在聚合化之后小于5分克/分钟。在一个实施方式中，通过使得聚苯こ烯组合物与苯こ烯单体结合来得到聚苯こ烯掺混物，所述聚苯こ烯组合物的熔体流动指数大于9分克/分钟，所述苯こ烯单体的熔体流动指数在聚合化之后小于5分克/分钟。在一个实施方式中，通过使得聚苯こ烯组合物与苯こ烯单体结合来得到聚苯こ烯掺混物，所述聚苯こ烯组合物的熔体流动指数大于10分克/分钟，所述苯こ烯单体的熔体流动指数在聚合化之后小于5分克/分钟。在一个实施方式中，以最终聚合化的聚苯こ烯掺混物的重量计，将小于60重量％的量的高熔体流动聚苯こ烯加入到聚苯こ烯单体中。在另ー个实施方式中，以最终聚合化的聚苯こ烯掺混物的重量计，将0. I至50重量％的量的高熔体流动聚苯こ烯加入到聚苯こ烯单体中。在另ー个实施方式中，以最终聚合化的聚苯こ烯掺混物的重量计，将I至40重量％的量的高熔体流动聚苯こ烯加入到聚苯こ烯单体中。在(如下)实施例5中，在聚合化反应器中使得高熔体流动指数聚苯こ烯组合物与苯こ烯単体结合以制备聚合物掺混物产品。在该实施例中，在高熔体流动指数聚苯こ烯组合物没有与苯こ烯单体结合的聚苯こ烯产品中观察到了改善的物理特性。
实施例对将EPS回收的材料结合到高热晶聚苯こ烯(HHC PS)中的可行性进行了研究。对熔体和反应器掺混物结合EPS的两种方法进行了研究，证明了相似的技术可行性和难度。令人意外地，对于高至40重量％的结合，掺混物的机械特性似乎相对没有发生变化或者甚至有了提升。预期相对于低熔体流动原始聚苯こ烯，高熔体流动聚苯こ烯与低熔体流动聚苯こ烯的掺混物具有下降的物理特性。对不同来源的EPS的七组样品进行了测试。这些样品作为可能从回收设施中收到的材料的对比。如表I所示，EPS具有一定范围的物理特性。尽管未在这些分析中反映出来，但是这些样品常常含有粘合剂和(例如，来自标签的)纸制品，其并不总是可见的，而是包封在致密块中。这还引起了致密块中产品一致性的问题。一些样品是回收的EPS材料球粒。样品E是处理过具有耐火性的PS。表I :EPS回收的分析
权利要求
1.一种制备聚苯こ烯掺混物的方法，该方法包括 使得具有第一熔体流动指数的第一含聚苯こ烯组合物与具有第二熔体流动指数的第ニ含聚苯こ烯组合物结合； 形成聚苯こ烯掺混物； 其中所述第二熔体流动指数比所述第一熔体流动指数至少高2分克/分钟； 其中，所述第一含聚苯こ烯组合物具有第一拉伸強度值而第二含聚苯こ烯组合物具有第二拉伸强度值，聚苯こ烯掺混物具有预期的拉伸强度值； 其中，所述预期的拉伸强度值是基于聚苯こ烯掺混物中第一含聚苯こ烯组合物的量以及第ニ含聚苯こ烯组合物的量的第一拉伸强度值与第二拉伸强度值的重均值；以及所述聚苯こ烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于3%以上。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在干，以聚苯こ烯掺混物的总重计，以0.I至50重量％的量将所述第二含聚苯こ烯组合物加入到聚苯こ烯掺混物中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在干，以聚苯こ烯掺混物的总重计，以I至40重量％的量将所述第二含聚苯こ烯组合物加入到聚苯こ烯掺混物中。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第二含聚苯こ烯组合物包含回收的含聚苯こ烯材料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述回收的含聚苯こ烯材料包含膨胀聚苯こ烯。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述使得第一含聚苯こ烯组合物与第二含聚苯こ烯组合物结合发生在选自混合器、混配机以及挤出机的设备中。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述回收的含聚苯こ烯材料包含污染物。
8.ー种由如权利要求I所述的聚苯こ烯掺混物制备的制品。
9.一种制备聚苯こ烯掺混物的方法，该方法包括 使得含聚苯こ烯组合物与苯こ烯単体结合以形成反应混合物； 在聚合化反应器中使得所述反应混合物聚合化； 得到聚苯こ烯掺混物；以及 其中所述含聚苯こ烯组合物在聚合化之后的熔体流动指数比苯こ烯単体的熔体流动指数高至少2分克/分钟。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，以混合物的总重计，以0.I至50重量％的量将所述含聚苯こ烯组合物加入到苯こ烯单体中。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述含聚苯こ烯组合物包含回收的含聚苯こ烯材料。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述回收的含聚苯こ烯材料包含膨胀聚苯こ烯。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述回收的含聚苯こ烯材料包含污染物。
14.ー种由如权利要求11所述的聚苯こ烯掺混物制备的制品。
15.一种聚苯こ烯掺混物，该聚苯こ烯掺混物包含 具有第一熔体流动指数的第一含聚苯こ烯组合物；以及 具有第二熔体流动指数的第二含聚苯こ烯组合物；其中所述第二熔体流动指数比所述第一熔体流动指数至少高2分克/分钟； 其中所述第二含聚苯こ烯组合物占聚苯こ烯掺混物的总重量的0. I至40重量％ ； 其中，所述第一含聚苯こ烯组合物具有第一物理特性值而第二含聚苯こ烯组合物具有第二物理特性值，聚苯こ烯掺混物具有预期的物理特性值； 其中，所述预期的物理特性值是基于聚苯こ烯掺混物中第一含聚苯こ烯组合物的量以及第ニ含聚苯こ烯组合物的量的第一物理特性值与 第二物理特性值的重均值；以及所述聚苯こ烯掺混物的观察的物理特性值比预期的物理特性值大于3%以上。
16.如权利要求15所述的聚苯こ烯掺混物，其特征在于，所述物理特性是拉伸強度。
17.如权利要求15所述的聚苯こ烯掺混物，其特征在于，所述物理特性是断裂伸长％。
18.如权利要求15所述的聚苯こ烯掺混物，其特征在于，所述第二含聚苯こ烯组合物是回收的材料。
19.如权利要求18所述的聚苯こ烯掺混物，其特征在于，所述回收的材料包含膨胀聚苯こ烯。
20.ー种由如权利要求I所述的聚苯こ烯掺混物制备的制品。
全文摘要
一种制备聚苯乙烯掺混物的方法，该方法包括使得具有第一熔体流动指数的第一聚苯乙烯组合物与具有第二熔体流动指数的第二聚苯乙烯组合物结合并形成聚苯乙烯掺混物，所述第二熔体流动指数比所述第一熔体流动指数至少高2分克/分钟。聚苯乙烯掺混物的观察的拉伸强度值比预期的拉伸强度值大于3%以上。第二聚苯乙烯组合物可以包含回收的聚苯乙烯材料，所述回收的聚苯乙烯材料可以包含膨胀聚苯乙烯。制备聚苯乙烯掺混物的另一种方法包括使得聚苯乙烯组合物与苯乙烯单体结合形成反应混合物，使所述反应混合物聚合化并得到聚苯乙烯掺混物，其中含聚苯乙烯组合物在聚合化之后的熔体流动指数比苯乙烯单体的熔体流动指数高至少2分克/分钟。
文档编号C08L25/06GK102812081SQ201180014995
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者C·格罗斯泰特, D·W·克内佩尔, J·M·索萨, S·斯蒂高尔, C·科尔莱托 申请人:弗纳技术股份有限公司