一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法
【專利摘要】一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，具體步驟為：制備苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物、對(duì)混合物分離形成第一物流以及第二物流、對(duì)第一物流相轉(zhuǎn)化并混合以第二物流相轉(zhuǎn)化形成聚苯乙烯膠體、切膠熔膠并擠塑造粒；本發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單、制備工藝可控性強(qiáng)、并且得到聚苯乙烯的韌性以及粘性較高，實(shí)用性更強(qiáng)的特點(diǎn)。
【專利說明】一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性的聚苯乙烯組合物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物，是一種無色透明的熱塑性塑料，具有高于100°c的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，并且價(jià)格低廉，具有良好的工藝性，因此經(jīng)常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。
[0003]但是由于聚苯乙烯性脆，大大限制了其應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中通常使用二烯類橡膠與苯乙烯單體進(jìn)行共聚制得高抗沖聚苯乙烯(HIPS)與丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)來改善聚苯乙烯的韌 性，拓寬了聚苯乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域，并且HIPS與ABS目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子、電器、儀表、包裝以及日用品等行業(yè)，但是HIPS與ABS都是利用共聚合反應(yīng)進(jìn)行增韌，工藝控制復(fù)雜困難，成本較高，而且難以根據(jù)需要即時(shí)調(diào)節(jié)材料的韌性。
[0004]因此如何制備一種工藝簡(jiǎn)單并且韌性較高的聚苯乙烯是本領(lǐng)域技術(shù)人員所需研究的新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，具體步驟為:
(1)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的62-96% ；
(2)、對(duì)步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64-95wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流；
(3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)
化；
(4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以25-33S—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體；
(5)、對(duì)步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體進(jìn)行切膠，并投送至熔膠罐中進(jìn)行熔膠；
(6)、待熔膠完成之后，向熔膠罐中添加硅烷、抗氧劑以及加工助劑，并攪拌均勻形成聚苯乙烯流體；硅烷占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的5-10%，抗氧劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的15-22%，加工助劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的8-15% ；
(7)、將步驟(6)中得到的聚苯乙烯流體轉(zhuǎn)入雙螺桿擠塑機(jī)中擠出，冷卻之后進(jìn)行造粒。
[0007]本發(fā)明提供的一種制備高韌性聚苯乙烯組合物的方法，包括制備苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物；分離混合物、相轉(zhuǎn)化并制備聚苯乙烯膠體；切膠熔膠、制備高韌性聚苯乙烯流體；擠塑并造粒。
[0008] 首先將苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑添加至預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中，進(jìn)行聚合反應(yīng)，形成苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物；本發(fā)明使用乙烯共聚物替代現(xiàn)有技術(shù)中的二烯類橡膠，乙烯類共聚物與二烯類橡膠相比，具有穩(wěn)定性好、耐老化、易加工、低成本高性能等特點(diǎn)，并且可以即時(shí)添加，可控性強(qiáng)。
[0009]隨后將苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物分離成第一物流與第二物流，對(duì)第一物流進(jìn)行相轉(zhuǎn)化，再混合以第二物流進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，形成聚苯乙烯膠體。
[0010]之后對(duì)初步得到的聚苯乙烯膠體進(jìn)行切膠熔膠，再添加硅烷、抗氧劑以及加工助劑進(jìn)行使用雙螺桿擠塑機(jī)擠塑、造粒；添加硅烷能夠提升聚苯乙烯膠體的抗蠕變性；添加抗氧劑能夠延緩或者抑制聚合物氧化過程的進(jìn)行，從而阻止聚合物的老化并且延長(zhǎng)其使用壽命。
[0011]作為優(yōu)選，步驟(1)中苯乙烯單體占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的65-80%,乙烯共聚物占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的15-25%，輔助助劑占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的5-10%ο
[0012]作為優(yōu)選，輔助助劑包括增容劑、穩(wěn)定劑以及白油，并且各成分的質(zhì)量百分比為:增容劑:75-85%、穩(wěn)定劑:10-20%、白油:5-10%ο
[0013]輔助助劑包括增容劑、穩(wěn)定劑以及白油；添加增容劑能夠借助分子間的鍵合力，使乙烯單體與乙烯共聚物結(jié)合為一體，進(jìn)而得到穩(wěn)定的混合物；添加穩(wěn)定劑能夠減慢聚合反應(yīng)，保持化學(xué)平衡，降低混合物表面張力，防止光、熱分解或者氧化分解等作用；添加白油能夠使得混合物變得亮澤、鮮艷，能夠提高乙烯單體與乙烯共聚物結(jié)合后得到混合物的各項(xiàng)性能。
[0014]作為優(yōu)選，步驟(6)中的加工助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為:增塑劑:60-70%、分散劑:15-20%、膠粘劑:15-20%。
[0015]加工助劑包括增塑劑、分散劑以及膠粘劑；添加增塑劑能夠提高聚苯乙烯的彎曲模量，提升其韌性；添加分散劑能夠提升聚苯乙烯的光澤，增強(qiáng)占色性；添加膠粘劑能夠使得聚苯乙烯在冷卻固化后具有足夠的強(qiáng)度，并且提高其粘性，使之方便與其他產(chǎn)品結(jié)合。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有的高韌性聚苯乙烯制備方法相比，使用乙烯共聚物替代現(xiàn)有的二烯類橡膠，并且添加增容劑、穩(wěn)定劑、白油、增塑劑、分散劑、膠粘劑作為助劑，因此本發(fā)明的有益效果為:(I)制備工藝簡(jiǎn)單；(2)制備工藝可控性強(qiáng)；(3)提高得到聚苯乙烯的韌性以及粘性，實(shí)用性更強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0018]實(shí)施例1:
一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，具體步驟為:
(I)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，各成分所占質(zhì)量百分比為:65%、25%、10%;其中輔助助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比為:增容劑:75%、穩(wěn)定劑:20%、白油:5%。
[0019]聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的62%。
[0020](2)、對(duì)步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0021](3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化。
[0022](4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以26s—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體。
[0023](5)、對(duì)步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體進(jìn)行切膠，并投送至熔膠罐中進(jìn)行熔膠。
[0024](6)、待熔膠完成之后，向熔膠罐中添加硅烷、抗氧劑以及加工助劑，并攪拌均勻形成聚苯乙烯流體；硅烷占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的5%，抗氧劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的15%，加工助劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的8% ;其中加工助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為:增塑劑:60%、分散劑:20%、膠粘劑:20%。
[0025](7)、將步驟(6)中得到的聚苯乙烯流體轉(zhuǎn)入雙螺桿擠塑機(jī)中擠出，冷卻之后進(jìn)行造粒。
[0026]通過以上步驟得到的聚苯乙烯與現(xiàn)有的方法制備的聚苯乙烯相比，抗沖擊強(qiáng)度提高約210%，彎曲模量提高約22%。
[0027]實(shí)施例2:
一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，具體步驟為:
(I)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，各成分所占質(zhì)量百分比為:72%、20%、8%;其中輔助助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比為:增容劑:80%、穩(wěn)定劑:10%、白油:10%。
[0028]聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的85%。
[0029](2)、對(duì)步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的82wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0030](3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化。
[0031](4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以30s—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體。
[0032] (5)、對(duì)步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體進(jìn)行切膠，并投送至熔膠罐中進(jìn)行熔膠。
[0033](6)、待熔膠完成之后，向熔膠罐中添加硅烷、抗氧劑以及加工助劑，并攪拌均勻形成聚苯乙烯流體；硅烷占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的7%，抗氧劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的20%，加工助劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的10% ;其中加工助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為:增塑劑:65%、分散劑:18%、膠粘劑:17%。
[0034](7)、將步驟(6)中得到的聚苯乙烯流體轉(zhuǎn)入雙螺桿擠塑機(jī)中擠出，冷卻之后進(jìn)行造粒。
[0035]通過以上步驟得到的聚苯乙烯與現(xiàn)有的方法制備的聚苯乙烯相比，抗沖擊強(qiáng)度提高約322%，彎曲模量提高約45%。
[0036]實(shí)施例3:
一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，具體步驟為:
(I)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，各成分所占質(zhì)量百分比為:80%、15%、5%;其中輔助助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比為:增容劑:85%、穩(wěn)定劑:10%、白油:5%。
[0037]聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的95%。
[0038](2)、對(duì)步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形 成步驟(1)中混合物的95wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0039](3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化。
[0040](4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以33s—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體。
[0041](5)、對(duì)步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體進(jìn)行切膠，并投送至熔膠罐中進(jìn)行熔膠。
[0042](6)、待熔膠完成之后，向熔膠罐中添加硅烷、抗氧劑以及加工助劑，并攪拌均勻形成聚苯乙烯流體；硅烷占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的10%，抗氧劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的22%，加工助劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的15% ;其中加工助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為:增塑劑:70%、分散劑:15%、膠粘劑:15%。
[0043](7)、將步驟(6)中得到的聚苯乙烯流體轉(zhuǎn)入雙螺桿擠塑機(jī)中擠出，冷卻之后進(jìn)行造粒。
[0044]通過以上步驟得到的聚苯乙烯與現(xiàn)有的方法制備的聚苯乙烯相比，抗沖擊強(qiáng)度提高約425%，彎曲模量提高約54%。
[0045]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，其特征在于: 具體步驟為: (1)、向預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉(zhuǎn)化起始點(diǎn)的62-96% ； (2)、對(duì)步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進(jìn)行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64-95wt%的第一物流以及包含余量所形成步驟(1)中混合物的第二物流； (3)、向第二反應(yīng)器中添加第一物流，進(jìn)行進(jìn)一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉(zhuǎn)化； (4)、將步驟(3)中的相轉(zhuǎn)化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以25-33S—1的剪切速率在靜態(tài)混合機(jī)中混合，進(jìn)行第二次相轉(zhuǎn)化，生成聚苯乙烯膠體； (5)、對(duì)步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體進(jìn)行切膠，并投送至熔膠罐中進(jìn)行熔膠； (6)、待熔膠完成之后，向熔膠罐中添加硅烷、抗氧劑以及加工助劑，并攪拌均勻形成聚苯乙烯流體；硅烷占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的5-10%，抗氧劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的15-22%，加工助劑占聚苯乙烯流體質(zhì)量百分比的8-15% ； (7)、將步驟(6)中得到的聚苯乙烯流體轉(zhuǎn)入雙螺桿擠塑機(jī)中擠出，冷卻之后進(jìn)行造粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中苯乙烯單體占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的65-80%，乙烯共聚物占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的15-25%，輔助助劑占聚苯乙烯材料質(zhì)量百分比的5-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，其特征在于:所述輔助助劑包括增容劑、穩(wěn)定劑以及白油，并且各成分的質(zhì)量百分比為:增容劑:.75-85%、穩(wěn)定劑:10-20%、白油:5-10%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性聚苯乙烯組合物的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中的加工助劑包含的各成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為:增塑劑:60-70%、分散劑:15-20%、膠粘劑:15-20%。
【文檔編號(hào)】C08F255/02GK103965407SQ201410170080
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】蔣武鋒, 王詩遙, 梅春明 申請(qǐng)人:江蘇賽寶龍石化有限公司