[发明专利]高韧性热塑性弹性体/聚苯乙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属聚苯乙烯复合材料及其制备领域，特别是涉及一种聚苯乙烯(PS)与热塑性弹性体(SBS)组成的复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)塑料是指大分子链中包含有苯乙烯的一类塑料，是目前用量最大的通用塑料之一。PS的结构特点是大分子主链为饱和烃类聚合物，侧基为体积大的苯环，因而PS具有良好的电性能、化学性能、拉伸性能、刚性、尺寸稳定性和较高的硬度。然而，也正是侧苯基的存在，使主链骨架上的位置上的氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，进而引起降解使分子量降低，致使PS存在低温抗冲击性能差、易脆化的弱点。为此国内外学者对PS进行了大量的改性研究工作，以改善聚苯乙烯的韧性。

传统的增韧方法大多是引入少量的橡胶类弹性组分，一般都有明显的增韧效果。但是，该增韧方法由于引进了低模量、低强度的橡胶相，常常使材料在抗冲击强度提高的同时，其刚度、拉伸强度和加工性能都有不同程度地降低。

唐卫华，唐健，金日光(唐卫华，唐健，金日光，塑料工业，2002，30(1)：15-16)研究了聚苯弹性体(PSE)与聚苯乙烯(PS)共混对PS力学性能的影响。结果表明PSE树脂与PS可以相容，且这种相容性随树脂中苯乙烯质量分数的提高而增大。PSE和PS共混可以得到力学性能优异的韧性材料。

夏新江(夏新江等，中国塑料，1998，(4)：45)用凝聚包覆法制备粒径小于1mm的SBR-g-St粉末，并将其与PS共混。结果表明：SBR-g-St熔体流动速率为24.3，接枝率为28.1％，SBR-g-St中SBS与接枝St的质量比为65/35时共混物的无缺口冲击强度可达48.5KJ/m²，是未增容PS的21.6倍；但其弯曲强度和拉伸强度有所下降。

增韧方法中也有用顺丁橡胶(BR)和丁苯橡胶(SBR)作为PS的改性剂，韧性有所增加，但效果不太明显，其原因是橡胶相和树脂相的相容性较差。而热塑性弹性体SBS是苯乙烯(S)和丁二烯(B)的嵌段共聚物，SBS中S嵌段与PS均聚物结构相同。根据相似相容原理可以判断：这两者的相容性较好。SBS具有高弹性，高摩擦系数，低温性能良好，耐酸耐碱优良并且SBS在加工时不需要专门的硫化过程。有人用SBS对PS进行改性是可行的，但又由于PS耐热性不好(70℃-98℃)，因此提高PS的耐热性和抗冲性一直是其改性的重要课题。

袁绍彦，黄锐等(袁绍彦，黄锐等.合成橡胶工业，2002，25(4)：251)研究了纳米碳酸钙和SBS和PS共混，结果表明纳米碳酸钙和SBS能协同增韧PS，且共混物拉伸强度得到提高，其物理机械性能达到或超过HIPS。PS/SBS共混物的冲击强度随SBS的加入而提高，但拉伸强度和热性能均随SBS含量的提高而下降；加入碳酸钙后三元共混物的热性能得到提高；冲击强度和拉伸强度随碳酸钙含量的增加而下降。

目前，对于在PS中只加入SBS，既可以提高其冲击强度又可以提高其拉伸强度还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性的热塑性弹性体(SBS)/聚苯乙烯(PS)复合材料及其制备方法，通过改变成型加工方式来改变材料内部微观形态结构，从而获得该材料冲击强度的大幅提升，同时在一定程度上改善弯曲模量、拉伸强度和断裂伸长率等其它力学性能，该方法所需设备简单、易操作、耗能耗时小，可改进达到工业上的连续批量生产，前景相当可观。

本发明的一种高韧性的热塑性弹性体(SBS)/聚苯乙烯(PS)复合材料，是由热塑性弹性体(SBS)和聚苯乙烯(PS)经压力诱导流动成型(PIFP)制备而成，其中，SBS和PS的质量比为0～40/100～60。

本发明中所用聚苯乙烯PS为一种无色透明的热塑性塑料，硬而脆，耐冲击性能差。

本发明中所用热塑性弹性体SBS(YH-792)是介于橡胶和塑料之间的高分子化合物，是一种常温下具有橡胶弹性，高温下又能像热塑性塑料那样熔体流动的热塑性弹性体。

本发明的高韧性的热塑性弹性体(SBS)/聚苯乙烯(PS)复合材料的制备方法，包括具体步骤：

(1)将干燥的聚苯乙烯(PS)和热塑性弹性体(SBS)按不同的质量比(0～40/100～60)预混合，经双螺杆挤出机共混造粒，得到所需的复合材料，挤出的四段温度范围为120～196℃；

(2)将上述粒料真空干燥后，经注塑机加工初步成型，注塑机出口温度为175～225℃，熔胶压力为80.0～120.0bar；