本发明涉及高分子材料领域，尤其指一种用于光扩散板的聚苯乙烯树脂材料及其制备方法。
背景技术：
随着led光源在液晶电视机的大量应用，led光源的扩散一般使用聚甲基丙烯酸甲酯作为基材生产的光扩散板，虽然聚苯乙烯原料价格较低且加工性能优越，但是现有商品聚苯乙烯耐热、黄变及韧性等性能较聚甲基丙烯酸甲酯要差，此外聚苯乙烯商品为适应各种不同加工应用的客户，通常会加入对透光率和黄变有害的添加剂，使得聚苯乙烯商品的透光率更低和容易黄变，导致聚苯乙烯在led光扩散板的应用受到限制。
技术实现要素：
本发明创造的目的在于提供一种用于光扩散板的聚苯乙烯树脂材料及其制备方法，它具有高透光、抗氧化和耐黄变的特性，制备方法简单，通过聚合反应将苯乙烯单体聚合形成无规聚苯乙烯，提高材料的韧性且物料转化率高。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于光扩散板的聚苯乙烯树脂材料，所述用于光扩散板的聚苯乙烯材料由苯乙烯单体、矿物油、润滑剂、脱模剂、抗氧化剂和抗氧化辅助剂组成，所述各个组分按重量百分比如下：
苯乙烯单体98～99.8wt%，作为用于光扩散板的聚苯乙烯材料的主体成分。
矿物油0～0.5wt%，矿物油作为润滑油可提高苯乙烯制造时各物料混合搅拌流动性，矿物油加入量大于0.5wt%则降低苯乙烯单体聚合后的透光率。
润滑剂0～0.1wt%，提高加入物料的流动性，有利于物料混合均匀，加入量大于0.1wt%则降低苯乙烯单体聚合后的透光率。
脱模剂0～0.1wt%，加入脱模剂使聚苯乙烯浇模成型后容易脱模，避免脱模过程损坏产品降低产品良率，添加量大于0.1wt%则降低苯乙烯单体聚合后的透光率。
抗氧化剂0.05～0.3wt%，聚苯乙烯在高温加工成型过程中和日光源照射下容易产生氧化，导致变脆，加入抗氧剂可提高抗氧化性能，添加量小于0.05wt%则抗氧化效果不佳，若添加量大于0.3wt%则降低苯乙烯单体聚合后的透光率。
抗氧化辅助剂0.05～0.2wt%，抗氧化辅助剂可与抗氧化剂光一并起协同抗氧化效果，提高抗氧化性能，延迟老化的过程，从而达到延长聚苯乙烯使用寿命，添加量小于0.05wt%则达到抗氧化辅助效果不佳，添加量大于0.2wt%则降低苯乙烯单体聚合后的透光度。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸锌，脱模剂为乙撑双硬脂酰胺，抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，抗氧化辅助剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯。脱模剂乙撑双硬脂酰胺具有很好的外部和内部润滑作用，使得聚苯乙烯成型加工中提高熔融状态的流动性和脱模性，从而提高了加工产量，降低能耗，和润滑剂硬脂酸锌联合作用使制品获得极高的表面光洁性和平滑性，抗氧化剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯具有良好的抗氧化性能，可有效提高聚苯乙烯材料在高温和日光源照射条件下的抗氧化性能，添加抗氧化辅助剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯提高三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的抗氧化性能，起协同作用。
再进一步地，一种用于光扩散板的聚苯乙烯树脂材料制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
步骤s1，物料配制：把经计量的苯乙烯单体和矿物油直接加入预聚反应器；
步骤s2，物料初步预聚合：将润滑剂、脱模剂、抗氧化剂和抗氧化辅助剂按比例混合经过滤器过滤后注入预聚釜预热器预热到89℃～93℃，再加入预聚合反应器和苯乙烯单体及矿物油进行预聚合反应，即得初步预聚合物；通过预聚釜预热器将润滑剂、脱模剂、抗氧化剂和抗氧化辅助剂熔融为液态再加入预聚反应器中，有利于物料混合均匀，保证后续步骤制得的聚苯乙烯材料聚合结构均匀。
步骤s3，物料多步聚合：所述初步预聚合物分别经过2#、3#、4#、5#反应器逐步聚合，使物料转化率达到77～79%，即得聚合物料；经过多步聚合提高物料转化率，实现物料转化率达到77～79%，提高物料的利用率，缩小聚苯乙烯材料分子量的分布宽度。
步骤s4，物料真空脱挥：所述5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热后进入脱挥器，在真空条件下分别进行一级脱挥和二级脱挥，即得脱挥后物料；；在真空条件下通过脱挥器将未聚合苯乙烯和乙苯分离出来，降低成品的杂质含量，提高成品的透光率。
步骤s5，成品造粒：所述脱挥后物料经泵输送至铸带头，挤成条束后进入料条冷却水浴，然后经切粒、干燥、过筛，即得成品颗粒。将物料经冷却水浴凝固后，切粒、干燥、过筛即得粒径均匀的成品颗粒，便于后续产品制备。
再进一步地，所述步骤s2中所述预聚合反应器温度控制范围为125℃～129℃，所述预聚合反应器的液位为56%～60%，所述预聚合反应器内真空压力控制范围为54kpa～58kpa。预聚合反应器温度小于125℃则温度过低无法达到物料预聚合效果，温度高于130℃预聚合反应过于剧烈导致预聚合不均匀，影响产品质量，所述预聚合反应器的液位低于55%则降低聚合反应效果，所述预聚合反应器的液位高于60%则加热时预聚反应器转化率偏高，增加聚合反应操作的危险性，预聚合反应器内真空压力控制在52kpa～58kpa可以更好稳定聚合反应速度。
再进一步地，所述步骤s3中所述2#反应器温度控制范围为132℃～135℃，所述2#反应器内压力控制范围为28kpa～32kpa，所述3#反应器温度控制范围为135℃～138℃，所述3#反应器内压力控制范围为38kpa～42kpa，所述4#反应器温度控制范围为138℃～142℃，所述4#反应器内压力控制范围为48kpa～52kpa，所述5#反应器温度控制范围为142℃～146℃，所述5#反应器内压力控制范围为58kpa～62kpa。多步聚合反应，设置各个反应器温度梯度上升，并梯度增加反应器内部压力，促进物料聚合反应完全。
再进一步地，所述步骤s4中所述5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热至234℃～236℃后进入脱挥器，所述一级脱挥温度为235℃～237℃，所述二级脱挥温度为239℃～241℃。5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热至234℃～236℃后进入脱挥器可缩短物料在一级脱挥器里加热时间，苯乙烯的沸点为146℃，乙苯的沸点为136℃，采用较高温度可加快未聚合的苯乙烯和乙苯挥发分离出来，二级脱挥温度比一级脱挥温度高可保证未聚合的苯乙烯和乙苯完全分离出来，提高产品质量。
再进一步地，所述步骤s4中所述真空压力小于3.00kpa。真空条件下进行脱挥可排除水汽等气体对脱挥效果的影响。
与现有技术相比，本发明创造的有益技术效果：
第一、具有强抗氧化性和高韧性。目前市场上销售的光扩散板在日常使用容易氧化变脆，使用寿命短，本发明通过添加抗氧化剂，提高聚苯乙烯抗氧化性，并通过添加抗氧化辅助剂起协同作用，从而提高抗氧化剂的抗氧化效果，并且通过工艺控制功能性添加剂和主成分混合的均匀性，采用逐步升温聚合使聚苯乙烯聚合后的分子量分布缩窄，从而提高材料韧性，克服了聚苯乙烯应用于电视机光扩散板时容易出现氧化变脆的问题。
第二、提高透光率和耐黄变。目前市场上制备的聚苯乙烯为了适应不同客户使用需求添加各种添加剂，导致聚苯乙烯商品容易黄变，且添加剂添加量过多导致透光率差，本发明通过减少添加剂的添加来提高聚苯乙烯的透光率，提高聚苯乙烯耐黄变的性能，并且通过多步聚合实现苯乙烯单体高度聚合，形成高聚合度聚苯乙烯，提高材料的耐高温性能。
第三、制备方法简单。聚苯乙烯制备通过配料、初步聚合、多步聚合、真空脱挥和成品制粒五步即可制备出透光度高，耐高温耐黄变的聚苯乙烯材料，物料进行聚合反应前无需任何前处理。
第四、物料转化率高，降低生产成本。通过多步聚合实现物料高度转化，提高物料的利用率，避免浪费物料，从而降低生产成本，提高产量。
具体实施方式
为便于本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，现结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
步骤s1，物料配制：把经计量的苯乙烯单体和矿物油直接加入预聚反应器，其中苯乙烯单体添加量为99.6wt%，矿物油添加量为0.1wt%；
步骤s2，物料初步预聚合：润滑剂硬脂酸锌添加量为0.05wt%、脱模剂乙撑双硬脂酰胺添加量为0.1wt%、抗氧化剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯添加量为0.05wt%和抗氧化辅助剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯添加量为0.1wt%，上述添加剂混合经过滤器过滤后注入预聚釜预热器预热到88℃，再加入预聚合反应器和苯乙烯单体及矿物油进行预聚合反应，预聚合反应器控制温度126℃、液位58%、真空压力控制在56kpa，即得初步预聚合物，预聚合转化率为32%；
步骤s3，物料多步聚合：所述初步预聚合物分别经过2#、3#、4#、5#反应器逐步聚合，2#反应器温度控制在132℃、压力控制在30kpa，反应转化率为45%，3#反应器温度控制在135℃、压力控制在40kpa，反应转化率为55%，4#反应器温度控制在138℃、压力控制在50kpa，反应转化率65%，5#反应器温度控制在142℃、压力控制在60kpa，反应转化率77%，使物料总转化率达到77%，即得聚合物料；
步骤s4，物料真空脱挥：所述5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热至235℃后进入脱挥器，在真空压力为3.00kpa条件下进行一级脱挥和二级脱挥，一级脱挥温度为236℃，二级脱挥温度为240℃，即得脱挥后物料；
步骤s5，成品制粒：所述脱挥后物料经泵输送至铸带头，挤成条束后进入料条冷却水浴，然后经切粒、干燥、过筛，即得成品颗粒。
实施例2
步骤s1，物料配制：把经计量的苯乙烯单体和矿物油直接加入预聚反应器，其中苯乙烯单体添加量为99.25wt%，矿物油添加量为0.5wt%；
步骤s2，物料初步预聚合：润滑剂硬脂酸锌添加量为0.1wt%、抗氧化剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯添加量为0.1wt%和抗氧化辅助剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯为0.05wt%，上述添加剂混合经过滤器过滤后注入预聚釜预热器预热到89℃，再加入预聚合反应器和苯乙烯单体及矿物油进行预聚合反应，预聚合反应器控制温度125℃、液位56%、真空压力控制在54kpa，即得初步预聚合物，预聚合转化率为29%；
步骤s3，物料多步聚合：所述初步预聚合物分别经过2#、3#、4#、5#反应器逐步聚合，2#反应器温度控制在134℃、压力控制在28kpa，反应转化率为45%，3#反应器温度控制在137℃、压力控制在38kpa，反应转化率为55%，4#反应器温度控制在140℃、压力控制在48kpa，反应转化率65%，5#反应器温度控制在145℃、压力控制在58kpa，反应转化率78%，使物料总转化率达到78%，即得聚合物料；
步骤s4，物料真空脱挥：所述5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热至234℃后进入脱挥器，在真空压力为2.50kpa条件下进行一级脱挥和二级脱挥，一级脱挥温度为235℃，二级脱挥温度为239℃，即得脱挥后物料；
步骤s5，成品制粒：所述脱挥后物料经泵输送至铸带头，挤成条束后进入料条冷却水浴，然后经切粒、干燥、过筛，即得成品颗粒。
实施例3
步骤s1，物料配制：把经计量的苯乙烯单体和矿物油直接加入预聚反应器，其中苯乙烯单体添加量为99.2wt%，矿物油添加量为0.25wt%；
步骤s2，物料初步预聚合：脱模剂乙撑双硬脂酰胺添加量为0.05wt%、抗氧化剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯添加量为0.3wt%和抗氧化辅助剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯为0.2wt%，上述添加剂混合经过滤器过滤后注入预聚釜预热器预热到93℃，再加入预聚合反应器和苯乙烯单体及矿物油进行预聚合反应，预聚合反应器控制温度128.5℃、液位60%、真空压力控制在58kpa，即得初步预聚合物，预聚合转化率为34%；
步骤s3，物料多步聚合：所述初步预聚合物分别经过2#、3#、4#、5#反应器逐步聚合，2#反应器温度控制在135℃、压力控制在32kpa，反应转化率为48%，3#反应器温度控制在138℃、压力控制在42kpa，反应转化率为58%，4#反应器温度控制在142℃、压力控制在52kpa，反应转化率68%，5#反应器温度控制在146℃、压力控制在62kpa，反应转化率79%，使物料总转化率达到79%，即得聚合物料；
步骤s4，物料真空脱挥：所述5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热至234℃后进入脱挥器，在真空压力为2.50kpa条件下进行一级脱挥和二级脱挥，一级脱挥温度为235℃，二级脱挥温度为239℃，即得脱挥后物料；
步骤s5，成品制粒：所述脱挥后物料经泵输送至铸带头，挤成条束后进入料条冷却水浴，然后经切粒、干燥、过筛，即得成品颗粒。
实施例4
步骤s1，物料配制：把经计量的苯乙烯单体和矿物油直接加入预聚反应器，其中苯乙烯单体添加量为98.8wt%，矿物油添加量为0.5wt%；
步骤s2，物料初步预聚合：润滑剂硬脂酸锌添加量为0.1wt%、脱模剂乙撑双硬脂酰胺添加量为0.1wt%、抗氧化剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯添加量为0.3wt%和抗氧化辅助剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯为0.2wt%，上述添加剂混合经过滤器过滤后注入预聚釜预热器预热到92℃，再加入预聚合反应器和苯乙烯单体及矿物油进行预聚合反应，预聚合反应器控制温度128℃、液位58%、真空压力控制在56.5kpa，即得初步预聚合物，预聚合转化率为33%；
步骤s3，物料多步聚合：所述初步预聚合物分别经过2#、3#、4#、5#反应器逐步聚合，2#反应器温度控制在133℃、压力控制在31kpa，反应转化率为45%，3#反应器温度控制在137℃、压力控制在40kpa，反应转化率为55%，4#反应器温度控制在140℃、压力控制在51kpa，反应转化率65%，5#反应器温度控制在146℃、压力控制在60kpa，反应转化率78%，使物料总转化率达到78%，即得聚合物料；
步骤s4，物料真空脱挥：所述5#反应器的聚合物料经脱挥预热器预热至235℃后进入脱挥器，在真空压力为2.50kpa条件下进行一级脱挥和二级脱挥，一级脱挥温度为236℃，二级脱挥温度为240℃，即得脱挥后物料；
步骤s5，成品制粒：所述脱挥后物料经泵输送至铸带头，挤成条束后进入料条冷却水浴，然后经切粒、干燥、过筛，即得成品颗粒。
上述4个实施例所得的高透光聚苯乙烯材料与市售产品分别进行性能测试，测试结果参见表1。
表1、4个实施例得到的不同聚苯乙烯材料与市售产品性能测试结果表
由表1可见，使用本发明用于光扩散板聚苯乙烯材料与市售产品相比，透光率均达到91%～92%，耐黄变性能好，高韧性，容易加工成板材且成型质量好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。