[发明专利]一种增韧聚苯乙烯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增韧聚苯乙烯组合物及其制备方法，更具体的说，本发明 涉及一种橡胶改性聚合物增韧聚苯乙烯组合物，其中橡胶改性聚合物粒径的大 小具有多级分布的特征。

背景技术

聚苯乙烯(PS)是目前应用较为广泛的大品种合成树脂，具有优良的着色 性透明性、电绝缘性和加工流动性等性能，在工业和民用的各个领域具有广泛 的应用，已成为当今四大通用塑料之一。但是聚苯乙烯树脂因其分子链的内在 结构决定了其力学性能上的欠缺，如强度不够高、韧性差等，尤其是表现出的 脆性行为，由此使其应用范围受到很大的限制，特别是限制了其在高抗冲制品 方面的应用。为了提高聚苯乙烯的韧性，目前多采用橡胶增韧聚苯乙烯的方法。

对橡胶增韧聚苯乙烯的体系，现在普遍接受多重银纹化—剪切带增韧机理。 通常认为微米级橡胶颗粒有助于引发塑料基体产生大量的银纹且控制银纹的扩 展；而纳米级橡胶颗粒的引入则有助于引发基体产生大量的剪切带，这种剪切 带控制银纹扩展的能力更为有效。银纹引发和中止以及剪切带的引发和增大过 程都可以消耗大量的能量，两者之间存在的相互作用和协同作用为提高材料的 韧性做出贡献。

传统的橡胶增韧聚苯乙烯的方法，多采用顺丁橡胶溶于苯乙烯单体中进行 接枝聚合，如专利公开号为CN1254722A的含橡胶的苯乙烯树脂和制备的方法。 这种增韧方法由于聚合条件的限制，所得材料基质中的橡胶颗粒径大小均在 1μm以上。材料的抗冲击强度依赖于橡胶的加入量，而较多的橡胶含量则会降 低材料的刚性。

目前的研究中也有采用小粒径橡胶增韧聚苯乙烯组合物，如专利公开号为 US5491195的橡胶改性聚苯乙烯树脂，其橡胶粒径介于0.1～1μm之间，可以形 成如文中所述的缠结或同心壳的结构，但这种增韧方法因为没有大粒径橡胶微 粒的存在，不利于材料在冲击过程中产生银纹，因此增韧效果有限。

本发明人经过研究发现，如果增韧聚苯乙烯树脂的橡胶微粒形成大小粒径 的多级分布，即在聚苯乙烯基质中既含有1μm以上的大粒径橡胶微粒又有介于 0.1～1μm的小粒径橡胶微粒。这种大小橡胶微粒其粒径大小的多级分布形态产 生一种协同增韧的效果。这种增韧方法使材料在受到冲击的过程中不但有效引 发银纹的产生，而且有助于剪切带的形成，控制银纹的扩展，有效提高橡胶的 增韧效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚苯乙烯组合物，所述组合物是在聚苯乙烯基质 中分散橡胶微粒，在所述组合物中橡胶微粒的含量为1～40wt％，优选为3～30wt ％，更优选为5～25wt％，最优选5～10wt％。橡胶微粒形成大小粒径的多级分 布，橡胶微粒的粒径在0.1～0.3μm的占总橡胶含量的0.5～2％，橡胶微粒的粒径 在0.3～1μm的占总橡胶含量的2～20％，橡胶微粒的粒径在1μm以上的占总橡 胶含量的78～97.5％，橡胶微粒在聚苯乙烯基质中形成一种粒径多级的分布形 态，且各种粒径的橡胶微粒均匀的分布在聚苯乙烯基质中。

本发明中由橡胶改性的聚合物所用的橡胶一般是一种均聚物、二烯烃的共 聚物或者乙烯、丙烯和任意一种非共轭二烯烃的共聚物。优先选用的橡胶相为 1，3-共轭二烯烃均聚物，如丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、间戊二烯橡胶、氯丁二 烯橡胶及类似的共轭二烯烃和一种或几种单体的共聚物，这些单体包括单亚乙 烯芳香烃(苯乙烯)、不饱和腈(丙烯腈、)和烯烃(乙烯、丙烯)等等。优先 选用聚丁二烯橡胶为改性用橡胶。

本发明中橡胶相的粒径大小分布为：

橡胶微粒的粒径为0.1～0.3μm占总橡

胶含量的0.5～2％，形态为实心的团状；橡胶微粒的粒径为0.3～1μm占总橡胶含 量的2～20％，形态为单个或者多个的包藏结构；橡胶微粒的粒径为1μm以上的 占总橡胶含量的78～97.5％，形态为多个包藏结构的集合。因此橡胶微粒在聚苯 乙烯基质中形成一种多重粒径的分布形态，且各种粒径的橡胶微粒均匀的分布 在基质中。

本发明另一个目的是提供一种抗冲聚苯乙烯的组合物的制备方法，将橡胶 改性聚合物与苯乙烯采用自由基引发的方法进行本体聚合，所述的聚合过程中 包括橡胶的溶胀以及橡胶与苯乙烯的接枝过程，聚合过程结束后，脱除多余的 单体和溶剂，得到高抗冲击强度的聚苯乙烯树脂，具体步骤如下：