本发明涉及一种高分子共混材料，尤其涉及一种改性聚苯乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
普通聚苯乙烯材料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，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。普通聚苯乙烯材料较脆，如果完全用橡胶增韧，价格高，而且强度和流动性受到影响。专利(201410133405.2，一种聚苯乙烯增韧材料及其制备方法)采用线性低密度聚乙烯lldpe增韧聚苯乙烯。其中lldpe为聚乙烯为线性高分子，具有短支链，增韧改性的聚苯乙烯材料加工性能差一些，因为lldpe黏度较低，不会发生拉伸硬化，而拉伸硬化在纺丝、吹膜中较重要，避免制品产生局部缺陷。
技术实现要素：
本发明目的是为解决上述问题而提供一种冲击强度好的改性聚苯乙烯材料及其制备方法，本发明所制备的改性聚苯乙烯材料同时满足熔体流动性好，可加工性好并适用于挤出、注塑、压制成型等加工，本发明的改性聚苯乙烯材料在化工原料贮运、医药、农药、食品、日化等行业可以得到更好应用。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种改性聚苯乙烯材料，包括如下重量组分：聚苯乙烯50～80份，长支链化聚乙烯或星形聚乙烯14～45份，星型sbs4～10份，核壳增韧剂2～5份，所述核壳增韧剂是以聚苯乙烯为壳，可参考文献：崔海师,刘喜军,张博文,等.pdms—aps核壳乳胶粒子的制备与表征[j].精细石油化工，2018,25(3)：63-67)制得。
优选的，190℃下，2.16kg的长支链化聚乙烯的熔体流动速率为30g/10min，拉伸强度9mpa，断裂伸长率200％。
如上所述的改性聚苯乙烯材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚苯乙烯、长支链聚乙烯或星型聚乙烯、星型sbs及核壳增韧剂投入高速混合机进行混合，制得均匀混合物料。
(2)将步骤(1)得到的均匀混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒并烘干，制得所述的改性聚苯乙烯材料。
优选的，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1：
表1
优选的，烘干方法为100℃鼓风干燥箱干燥24小时。
基于上述技术方案，本发明取得了如下有益的技术效果：
1)采用星形sbs，其力学性能更好，熔体流动性较好，即能够起到相容剂作用，又能够起到增韧剂作用，可以改善聚苯乙烯的冲击强度。
2)长支链化聚乙烯可以改善整个共混材料的力学性能和加工性能，在星型sbs的作用下，长支链化聚乙烯与聚苯乙烯基体可以更好相容，充分发挥长支链化聚乙烯的改善作用。
工业上生产的高压聚乙烯(ldpe)，如使用反应釜进行乙烯乳液聚合制备的ldpe(燕山石化ldpe/1c7a)存在缺点：小分子树脂含量较多，树脂力学性能较低；另一种工业聚合方法是使用环管反应器进行乙烯本体聚合，聚乙烯支链数目较少，且多为短支链，熔体强度低，ldpe2420m，中石化茂名。其他用茂金属催化生产的ldpe生产成本高。本发明选用长支链化聚乙烯(lcbpe)。
用于改善聚苯乙烯的冲击强度，而星型sbs作为lcbpe与聚苯乙烯之间的相容剂，同时，星型sbs是橡胶，也能够。lcbpe的力学性能和加工性能均较好，保证整个共混材料的力学性能和加工性能。
3)星形聚乙烯与长支链化聚乙烯树脂不同之处在于链无主链、支链区分，通过数目有限的节点(化学键)连接于同一中心核体所形成的星状聚合物，与分子量相同的线性聚合物相比，星形聚合物具有独特的窄间结构，较高的表面官能度，较小的流体动力学体积，较低的扩散系数、熔融黏度和结晶度等独特的性质。而且，星形聚乙烯和星形sbs(或者星形sebs)结构相似，相容性好，能够更好的增韧聚苯乙烯材料。
4)核壳增韧剂，由aps构成壳(aps表示无规立构聚苯乙烯)，核壳乳胶粒子平均粒径约为360nm。其壳为具有高玻璃化转变温度的聚苯乙烯，与聚苯乙烯基体相容性较好，本方案的核壳增韧剂与长支链聚乙烯一起协调增韧聚苯乙烯。
按上述配方准确称取各种配料，启动高速混合机搅拌混合5分钟，将混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，设定挤出机各段温度，如表2所示。将经过高混机混合的物料加入料斗，启动双螺杆挤出机主机并调频率至10-15hz，启动加料电机，调节转速为喂料转速：10-15hz，物料进料。待熔融物料从机头挤出并进入正常挤出状态后，将挤出物牵条，经水冷和风冷后切粒，在100℃鼓风干燥箱干燥24小时，作为制备好的材料。
由于采用了上述的措施，因此采用方法制备的高分子材料能满足耐溶剂、流动性、冲击强度等各项要求。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
以下实施例所用原料为：
聚苯乙烯，牌号pg-33，镇江奇美化工有限公司。熔体流动速率(mfr)为7.5g/10min(测试条件：230℃，2.16kg)，冲击强度7kj/m2，拉伸强度6.1mpa，断裂伸长率3.3％。
星型sbs4412(燕山石化生产，苯乙烯含量为40％，分子量为21万)。
长支链聚乙烯(lcbpe，longchainbranchpolyethylene)，根据专利201110325136.6制备。
星型聚乙烯(也称三臂星形聚乙烯)，根据文献：panagiotisdounis,w.jamesfeast.aroutetolowpolydispersitylinearandstarpolyethylenesviaring-openingmetathesispolymerization[j].polymer,1996,37(12):2547-2554.制备。三臂星形聚乙烯，重均分子量14.8万，数均分子量9.6万。
实施例中所用的设备见表2：
表:2主要设备
实施例中所涉及的性能测试标准如下：
悬臂梁冲击实验的标准gb/t1843-1996；
拉伸强度和断裂伸长率测试参考标准gb/t1040-1992；
弯曲强度的测试标准为gb/t9341。
实施例1：
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯70份，长支链化聚乙烯22份，星型sbs5份，核壳增韧剂3份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的改性聚乙烯材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为27.1kj/m2，拉伸强度为7.2mp，断裂伸长率66％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为14.2g/(10min)。
实施例2
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯60份，长支链化聚乙烯30份，星型sbs5份，核壳增韧剂5份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的高分子材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为35.3kj/m2，拉伸强度为7.3mp，断裂伸长率81％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为16.4g/(10min)。
实施例3
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯50份，长支链化聚乙烯36份，星型sbs10份，核壳增韧剂4份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的高分子材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为39.4kj/m2，拉伸强度为7.6mp，断裂伸长率101％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为20.1g/(10min)。
实施例4
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯50份，星形聚乙烯37份，星型sbs10份，核壳增韧剂3份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，对应的挤出机挤出过程中各区的温度见表2，制备的高分子材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为38.5kj/m2，拉伸强度为7.3mp，断裂伸长率113％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为24.5g/(10min)。
对比实施例1
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯70份，长支链化聚乙烯22份，sbs5份，核壳增韧剂3份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的改性聚乙烯材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为20.1kj/m2，拉伸强度为6.7mp，断裂伸长率61％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为11.3g/(10min)。
对比实施例2
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯70份，长支链化聚乙烯25份，星型sbs5份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的改性聚乙烯材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为18.1kj/m2，拉伸强度为6.4mp，断裂伸长率54％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为11.1g/(10min)。
对比实施例3
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯70份，长支链化聚乙烯30份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的改性聚乙烯材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为11.3kj/m2，拉伸强度为7mp，断裂伸长率31％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为9.7g/(10min)。
对比实施例4
按配方准确称取各种原料，聚苯乙烯90份，核壳增韧剂10份。
将上述原料用高速混合机进行混合，制得均匀的混合物料，然后将均匀的混合物料倒出后，备用。打开双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的主机电流为15a，主机转速为10-15hz(相当于转速60-90r/min)，喂料速度为10-15hz，挤出机各区温度控制见表1，物料经双螺杆挤出机挤出，然后经水冷和风冷后造粒，并烘干，制备的改性聚乙烯材料的各项性能测试结果为：
缺口冲击强度为23.5kj/m2，拉伸强度为6.9mp，断裂伸长率60％。在230℃下，本实施例制得的2.16kg改性聚乙烯材料熔体的流动速率(mfr)为9.0g/(10min)。