專利名稱：高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種母料的制備方法，特別是涉及一種高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法。具體的說(shuō)是將價(jià)格低廉的填充劑，通過(guò)本發(fā)明技術(shù)制備成高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料，再用該母料與高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯樹(shù)脂按一定比例熔融共混制成無(wú)機(jī)粉體填充高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯制品，以達(dá)到降低成本的目的。
背景技術(shù)：
聚苯乙烯是通用塑料之一，作為通用型熱塑性工程塑料被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。但是它的脆性大，加入橡膠彈性體共混后變成高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯可以顯著提高其沖擊韌性，但是卻大幅度降低了材料的剛性和強(qiáng)度。如何在增加其沖擊韌性的同時(shí)不大幅度降低剛性和強(qiáng)度，同時(shí)也降低材料成本，是聚苯乙烯共混改性研究的熱點(diǎn)。
在石油漲價(jià)的背景下，石化產(chǎn)品價(jià)格猛漲，而塑料制品受市場(chǎng)影響又不能隨便漲價(jià)，使得塑料加工企業(yè)陷入非常困難的境地。如何面對(duì)塑料原料漲價(jià)，許多單位尋求科技的力量，依靠塑料改性來(lái)解決，于是使用填充母料。
用于聚烯烴填充改性母料生產(chǎn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外已有諸多專利文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，推廣應(yīng)用極其廣泛，而且收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為節(jié)約石油資源，滿足不同性能要求，提高塑料制品的性能和增加品種作出了重大貢獻(xiàn)。由于高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯樹(shù)脂的組成和結(jié)構(gòu)的特殊性，與聚烯烴樹(shù)脂不同，用無(wú)機(jī)粉體填充改性難度較大，實(shí)際應(yīng)用更為少見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯塑料在模量上的不足，進(jìn)一步提高高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯制品的熱變形溫度，以及降低成本，從而提供一種價(jià)格低廉的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法，其特征在于包括填充劑、功能性助劑、載體樹(shù)脂、填充劑表面處理方法、填充母料的制備工藝。填充母料中填充劑含量為70～83wt％、載體樹(shù)脂5～20wt％、功能性助劑5～21wt％。
所述的填充劑為滑石粉、碳酸鈣、硅灰石粉、云母粉、高嶺土、水鎂石粉、膨潤(rùn)土、硅藻土、浮石粉中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
所述的載體樹(shù)脂為聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡膠中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
所述的功能性助劑(1)偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或兩種及兩種以上的混合物；(2)潤(rùn)滑分散劑石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、脂肪酸、脂肪酸鹽、脂肪酰胺、脂肪酸酯中的一種或兩種及兩種以上的混合物。(3)改性劑無(wú)規(guī)共聚聚丙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物彈性體、三元乙丙橡膠中的一種或兩種及兩種以上的混合物。母料中功能性助劑總的含量為5～21wt％，其中偶聯(lián)劑為1～3wt％、潤(rùn)滑分散劑為2～8wt％、改性劑為2～10wt％。
所述的制備方法是由以下步驟所構(gòu)成(1)先用潤(rùn)滑分散劑和偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)內(nèi)通過(guò)高速攪拌對(duì)填充劑表面進(jìn)行第一次包覆處理；(2)再用改性劑在高速混合機(jī)內(nèi)100～120攝氏度高速攪拌條件下，對(duì)填充劑進(jìn)行第二次包覆處理；(3)最后用載體樹(shù)脂對(duì)填充劑進(jìn)行第三次包覆處理；(4)將混合料加入到同向雙螺桿造粒機(jī)中經(jīng)過(guò)塑化、造粒、熱切、風(fēng)冷制成高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。
本發(fā)明對(duì)無(wú)機(jī)粉體粒子采用多層包覆活化處理技術(shù)，使無(wú)機(jī)粉體粒子表面形成一層既能與無(wú)機(jī)粒子產(chǎn)生強(qiáng)結(jié)合力，又能與載體樹(shù)脂之間以化學(xué)健或強(qiáng)范德華力相結(jié)合的彈性膜，只有多層包覆技術(shù)才能具有這種效果。多層包覆無(wú)機(jī)粒子可以均勻地分散到基體樹(shù)脂中，當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，彈性膜可以起到緩沖和分散應(yīng)力的作用，從而提高制品的韌性和抗沖擊性能。
本發(fā)明所用填充劑是滑石粉、碳酸鈣、硅灰石粉、云母粉、高嶺土、水鎂石粉、膨潤(rùn)土、硅藻土、浮石粉中的一種或兩種及兩種以上的混合物。選擇長(zhǎng)徑比大的填充劑效果好，用兩種或兩種以上混合粉比單一粉效果好。
功能性助劑是影響木發(fā)明生產(chǎn)的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料性能的關(guān)鍵。偶聯(lián)劑的作用是直接在填充劑表面以化學(xué)或物理作用力形成一層薄膜，增加親和力。改性劑的作用是使填充劑與載體樹(shù)脂之間以彈性界面的形式牢固地結(jié)合成一體。潤(rùn)滑分散劑的作用除保證填充劑在載體樹(shù)脂中較好分散外，還能促使母料在與高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯樹(shù)脂熔融共混時(shí)均勻地分散在基體樹(shù)脂中。
本發(fā)明所用偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或兩種及兩種以上的混合物。用量為母料質(zhì)量的1～3wt％，不同偶聯(lián)劑或不同用量效果不同。兩種及兩種以上混合物比單一偶聯(lián)劑效果好。改性劑是無(wú)規(guī)共聚聚丙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物彈性體、三元乙丙橡膠中的一種或兩種及兩種以上的混合物，用量為母料質(zhì)量的2～10wt％，使用無(wú)規(guī)共聚聚丙烯和三元乙丙橡膠的效果要好。潤(rùn)滑型分散劑有石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、脂肪酸、脂肪酸鹽、脂肪酰胺、脂肪酸酯中的一種或兩種及兩種以上的混合物。用量為母料質(zhì)量的2～8wt％。
與制備聚烯烴填充母粒不同，高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯樹(shù)脂不是單一組分，而是由兩種性能絕然不同的組分共混而成。為了使母料在高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯樹(shù)脂中均勻分散，并與之形成單一均相體系，母料載體樹(shù)脂的選擇是本發(fā)明核心技術(shù)之一。載體樹(shù)脂既要與包膜后的填充劑粒子之間形成較強(qiáng)結(jié)合力，又要與高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯樹(shù)脂具有較好地相容性而且載體樹(shù)脂本身還要具有較好的流動(dòng)性、分散性和可加工性。單一的或未改性的某一種樹(shù)脂難以同時(shí)滿足上述諸多性能要求，必須采用改性樹(shù)脂或幾種不同性能樹(shù)脂的混合物，利用它們之間性能互補(bǔ)或相互間的協(xié)同作用來(lái)滿足載體樹(shù)脂性能要求。本發(fā)明所用載體樹(shù)脂有聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡膠中的一種或兩種及兩種以上混合物，母料中載體樹(shù)脂的含量為5～20wt％。
本發(fā)明高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的生產(chǎn)工藝主要為兩部分，即填充劑的表面多層包覆處理和雙螺桿擠出造粒機(jī)擠出造粒。先用潤(rùn)滑分散劑和偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)內(nèi)通過(guò)高速攪拌對(duì)填充劑表面進(jìn)行第一次包覆處理；再用改性劑在高速混合機(jī)內(nèi)100～120攝氏度高速攪拌條件下，對(duì)填充劑進(jìn)行第二次包覆處理；最后用載體樹(shù)脂對(duì)填充劑進(jìn)行第三次包覆處理；然后將混合料加入到同向雙螺桿造粒機(jī)中經(jīng)過(guò)塑化、造粒、熱切、風(fēng)冷制成高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。
本發(fā)明所生產(chǎn)的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料可賦予高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯制品增剛增韌的功能外，還可以明顯降低原料成本，提高生產(chǎn)效率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)施例一取50公斤滑石粉和25公斤碳酸鈣投入到200升高速混合機(jī)中，啟動(dòng)攪拌在高速攪拌下加入1公斤液體石蠟和1.5公斤的單硬脂酸甘油酯和1.5公斤鋁酸酯偶聯(lián)劑，高速攪拌5分鐘后再加入5公斤無(wú)規(guī)共聚聚丙烯，繼續(xù)攪拌8分鐘，最后加入8公斤聚苯乙烯樹(shù)脂和8公斤丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹(shù)脂再攪拌5分鐘，將混合物加入同向雙螺桿造粒機(jī)擠出造粒，制得高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。
實(shí)施例二取40公斤滑石粉和40公斤碳酸鈣投入到200升高速混合機(jī)中，啟動(dòng)攪拌在高速攪拌下加入1公斤石蠟和1公斤的硬脂酸和0.5公斤鋁酸酯偶聯(lián)劑和0.5公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑，高速攪拌5分鐘后再加入5公斤三元乙丙橡膠，繼續(xù)攪拌8分鐘，最后加入10公斤聚苯乙烯樹(shù)脂和2公斤丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹(shù)脂再攪拌5分鐘，將混合物加入同向雙螺桿造粒機(jī)擠出造粒，制得高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。
權(quán)利要求
1.高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法，其特征在于包括填充劑、功能性助劑、載體樹(shù)脂、填充劑表面處理方法、填充母料的制備工藝。填充母料中填充劑含量為70～83wt％、載體樹(shù)脂5～20wt％、功能性助劑5～21wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法，其特征在于填充劑為滑石粉、碳酸鈣、硅灰石粉、云母粉、高嶺土、水鎂石粉、膨潤(rùn)土、硅藻土、浮石粉中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法，其特征在于載體樹(shù)脂為聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡膠中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法，其特征在于功能性助劑(1)偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或兩種及兩種以上的混合物；(2)潤(rùn)滑分散劑石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、脂肪酸、脂肪酸鹽、脂肪酰胺、脂肪酸酯中的一種或兩種及兩種以上的混合物。(3)改性劑無(wú)規(guī)共聚聚丙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物彈性體、三元乙丙橡膠中的一種或兩種及兩種以上的混合物。母料中功能性助劑總的含量為5～21wt％，其中偶聯(lián)劑為1～3wt％、潤(rùn)滑分散劑為2～8wt％、改性劑為2～10wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料的制備方法，其特征在于它是由以下步驟所構(gòu)成(1)先用潤(rùn)滑分散劑和偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)內(nèi)通過(guò)高速攪拌對(duì)填充劑表面進(jìn)行第一次包覆處理；(2)再用改性劑在高速混合機(jī)內(nèi)100～120攝氏度高速攪拌條件下，對(duì)填充劑進(jìn)行第二次包覆處理；(3)最后用載體樹(shù)脂對(duì)填充劑進(jìn)行第三次包覆處理；(4)將混合料加入到同向雙螺桿造粒機(jī)中經(jīng)過(guò)塑化、造粒、熱切、風(fēng)冷制成高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。
全文摘要
本發(fā)明涉及高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料及其制備方法，母料中填充劑70～83wt％，載體樹(shù)脂5～20wt％，功能性助劑5～21wt％。其制備方法是由以下步驟所構(gòu)成(1)先用潤(rùn)滑分散劑和偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)內(nèi)通過(guò)高速攪拌對(duì)填充劑表面進(jìn)行第一次包覆處理；(2)再用改性劑在高速混合機(jī)內(nèi)高速攪拌條件下，對(duì)填充劑進(jìn)行第二次包覆處理；(3)最后用載體樹(shù)脂對(duì)填充劑進(jìn)行第三次包覆處理；(4)將混合料加入到同向雙螺桿造粒機(jī)中經(jīng)過(guò)塑化、造粒、熱切、風(fēng)冷制成高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯增剛增韌填充母料。用該母料以20wt％比例與HIPS樹(shù)脂混合制成制品的力學(xué)性能接近純HIPS樹(shù)脂，但是成本卻降低了，而且剛性和熱變形溫度明顯提高，因此具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)B29C47/40GK1793217SQ20051011238
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者王梓剛 申請(qǐng)人:上海心爾塑膠材料有限公司