一种疏水性聚苯乙烯泡沫及其制备方法与流程

本发明属高分子材料领域，具体涉及一种疏水性聚苯乙烯泡沫及其制备方法。

背景技术：

聚苯乙烯具有无毒、无味、透明性好、尺寸稳定性高、耐腐蚀性、流动性、易加工成型等优点，被广泛用于注塑电话机、吸尘器、录像带外壳等高光泽部件；常温下聚苯乙烯可以溶解于四氢吠喃、二甲苯、三氯甲烷等有机溶剂，但不溶于乙醇、甲醇、异丙醇等溶剂，聚苯乙烯本身是一种疏水性材料，其光滑表面与水的静态接触角在100℃左右。

硅烷偶联剂是一类分子中同时具有亲无机和亲有机两种功能基团的硅烷化合物，它广泛地应用于玻璃纤维、塑料、电缆、橡胶、有机树脂和涂料等许多工业领域；硅烷偶联剂不仅能提高聚合物材料的疏水性，还能增加聚合物与无机物的相容性，基于上述陈述，本发明提出了一种疏水性聚苯乙烯泡沫及其制备方法。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种疏水性聚苯乙烯泡沫及其制备方法，通过在聚苯乙烯分子链间嵌段具有疏水作用的偶联剂，使聚苯乙烯材料具有疏水性能进一步提高，且聚硅烷偶联剂分子与共价键的形式与聚苯乙烯结合，不存在聚硅烷偶联剂与聚合物相容性差和疏水作用流失问题，且得到的疏水性聚苯乙烯具有优良的力学性能。

本发明的目的在于提供一种疏水性聚苯乙烯泡沫。

本发明的另一目在于是提供上述疏水性聚苯乙烯泡沫的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

疏水性聚苯乙烯泡沫的制备方法如下：

按重量份的组分组成：80～100质量份聚苯乙烯嵌段聚硅烷，5～20质量份增韧剂，1～3质量份复合抗氧剂，2～5质量份润滑剂各物料在高速混合机中混合，升温至100-120℃，混炼8-12分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为4-6mpa，15-20s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上140-160℃温度下加压至6-7mpa，保压6-12min，去压发泡，冷却至常温。

所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

所述复合抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的复合物。

所述润滑剂为乙撑双硬酯酰胺。

所述聚苯乙烯嵌段聚硅烷，其结构式如下式(i)所示：

式中，n的取值为50～100，m的取值为25～50。

上述聚苯乙烯嵌段聚硅烷的反应流程及制备方法如下：

上述聚苯乙烯嵌段聚硅烷的制备方法如下：

(1)将巯基丙酸加入溶有碱性水溶液中，然后逐滴加入二硫化碳，在室温下反应5h，加入苄基溴，80℃下反应8h，3-苄基三硫代丙酸。

其中，所述碱性水溶液为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠。

其中，所述巯基丙酸与二硫化碳、苄基溴的摩尔比为1:1:1。

(2)在n2保护下，将单末端羟基聚苯乙烯溶于无水甲苯，升温至75℃，单末端羟基聚苯乙烯完全溶解后，加入1ml吡啶，搅拌一段时间后，缓慢滴加溶于适量甲苯溶液的raft试剂3-苄基三硫代丙酸，80℃下搅拌2h，得到聚苯乙烯大分子链转移剂。

其中，所述单末端羟基聚苯乙烯与3-苄基三硫代丙酸的摩尔比为1:5。

(3)以四氢呋喃thf为反应溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、硅烷偶联剂为单体，聚苯乙烯大分子转移剂为链转移剂，75℃油浴中反应0.5小时，得到聚苯乙烯嵌段聚硅烷。

其中，所述硅烷偶联剂的结构式如下：

其中，所述的硅烷偶联剂在聚合体系中的浓度为1mol/l。

其中，所述的偶氮二异丁腈、聚苯乙烯大分子转移剂、硅烷偶联剂的摩尔比为1:9:1200。

本发明所采用的单末端羟基聚苯乙烯为线型单末端羟基聚苯乙烯，其分子量为5000～5000000g/mol，分子量分布为2～5，羟基封端率为75％～80％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供一种疏水性聚苯乙烯泡沫，通过在聚苯乙烯分子链上嵌段具有疏水作用的偶联剂，使聚苯乙烯材料具有疏水性能进一步提高，且聚硅烷偶联剂分子与共价键的形式与聚苯乙烯结合，不存在聚硅烷偶联剂与聚合物相容性差和疏水作用流失问题，且得到的疏水性聚苯乙烯具有优良的力学性能。

附图说明

图1为实施例3制备得到的聚苯乙烯嵌段聚硅烷的核磁氢谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

3-苄基三硫代丙酸的合成。

将巯基丙酸(5mmol)滴入溶有koh的碱性水溶液中，然后逐滴加入二硫化碳(5mmol)，在室温下搅拌5h后，加入苄基溴(5mmol)，80℃下反应8h，二氯甲烷萃取，旋蒸，过柱，得3-苄基三硫代丙酸，产率为76.4％。¹h-nmr(400mhz,cdcl3),δ(ppm):11.88(s,1h,oh),7.33-7.25(m,5h,ph),4.90(s,2h,ch2),3.30(t,2h,ch2),2.79(t,2h,ch2).

实施例2

聚丙烯大分子转移剂的合成。

在50ml支口烧瓶中，将在装有搅拌子的支口瓶中加入单末端羟基聚苯乙烯ps-oh(0.25mmol)，抽充n2三次后，在n2气氛下，用一次性注射器打入30ml无水甲苯，升温至75℃，不断搅拌下，单末端羟基聚苯乙烯完全溶解后，加入1ml吡啶，搅拌20min后，缓慢滴加溶于适量甲苯溶液的raft试剂3-苄基三硫代丙酸(1.25mmol)，80℃下搅拌2h，结束反应后，经甲苯/甲醇不断溶解/沉淀循环两次后，真空40℃下烘干至恒重，得到聚丙烯大分子转移剂，产率为81.2％，即聚丙烯大分子转移剂。

实施例3

聚苯乙烯嵌段聚硅烷的合成。

在50ml的支口烧瓶中，将引发剂aibn(0.01mmol)，聚苯乙烯大分子转移剂(0.09mmol)，单体硅烷偶联剂(12.0mmol)分别加入烧瓶中，用有机溶剂12ml二氧六环溶解，经过三次液氮冷冻-抽气-解冻循环，在75℃油浴中进行聚合反应，待聚合物溶解后，反应0.5h立即将schlenk瓶取出放入液氮中冷却，经thf/乙醚不断溶解/沉淀循环两次，真空40℃下烘干至恒重，得聚苯乙烯嵌段聚硅烷，产率为74.6％。

实施例4

聚硅烷的合成。

在50ml的支口烧瓶中，将引发剂aibn(0.01mmol)，3-苄基三硫代丙酸(0.09mmol)，单体硅烷偶联剂(12.0mmol)分别加入烧瓶中，用有机溶剂12ml二氧六环溶解，经过三次液氮冷冻-抽气-解冻循环，在75℃油浴中进行聚合反应，待聚合物溶解后，反应0.5h立即将schlenk瓶取出放入液氮中冷却，经thf/乙醚不断溶解/沉淀循环两次，真空40℃下烘干至恒重，得聚硅烷，产率为74.6％。

实施例5

按重量份的组分组成：100质量份聚苯乙烯嵌段聚硅烷，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。

实施例6

按重量份的组分组成：90质量份聚苯乙烯嵌段聚硅烷，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。

实施例7

按重量份的组分组成：80质量份聚苯乙烯嵌段聚硅烷，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。

对比例1

按重量份的组分组成：50质量份聚苯乙烯，50质量份聚硅烷，聚苯乙烯嵌段聚硅烷10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。

采用ocah200接触角测试仪测定疏水性聚苯乙烯的接触角，结果如表1所示。

表1为疏水性聚苯乙烯泡沫的疏水性能测试结果。

从表1可以看出，本发明在聚苯乙烯聚合物链上嵌段具有疏水效果的聚硅烷能明显提高聚苯乙烯的疏水性能，聚苯乙烯嵌段具有疏水效果的聚硅烷克服疏水性能易流失问题。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。