[发明专利]一种增韧聚苯乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种增韧聚苯乙烯复合材料及其制备方法，由弹性体A和聚苯乙烯B经过熔融塑化、上下层合并、n次分割和叠合后，得到层数为2⁽ⁿ⁺¹⁾的两组分交替层状结构的高分子复合材料，其中，n为0～10，弹性体A选用具有良好回弹性能和透明性的热塑性弹性体，弹性体A与聚苯乙烯B为不相容或部分相容的高分子材料，弹性体A和聚苯乙烯B中还可以添加相容剂。与现有技术相比，本发明通过微层共挤出技术，使聚苯乙烯材料的韧性得到极大改善的同时还保持很好的透明性。聚苯乙烯和弹性体以独特的交替层状双连续结构结合在一起，结构和性能具有高可设计性，整个制备过程中不使用有机溶剂，操作简单，环境友好，适合大批量生产，商业化应用前景好。

技术领域

本发明涉及功能性高分子复合材料技术领域，具体涉及一种增韧聚苯乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是产量和消费量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯的大品种通用树脂。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂等。聚苯乙烯树脂广泛用于家用电器、汽车、家庭用具、包装容器、工业零件等。聚苯乙烯作为结构材料，它的增韧一直是高分子材料科学的重要课题和应用研究的热点，其中强度和韧性是重要的两个力学指标，至今聚苯乙烯主要增韧方法是用弹性体作为增韧剂，通过共聚或普通共混达到改性目的。虽然这些传统方法可使聚苯乙烯的韧性提高，但同时导致材料刚度、强度、热变形温度大幅度降低，成本提高。虽然用高模量的填料改性聚苯乙烯可有效提高刚度、强度和热变形温度，但是材料的韧性又大幅度下降，因此如何同时增强、增韧而取得强韧化效应，并且保持材料较好的透光性，成为聚苯乙烯增韧改性的重要课题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种增韧聚苯乙烯复合材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种增韧聚苯乙烯复合材料，由弹性体A和聚苯乙烯B经过熔融塑化、上下层合并、n次分割和叠合后，得到层数为2⁽ⁿ⁺¹⁾的两组分交替层状结构的高分子复合材料，其中，n为0～10，所述弹性体A选用具有良好回弹性能和透明性的热塑性弹性体，所述弹性体A与聚苯乙烯B为不相容或部分相容的高分子材料，根据需要，所述弹性体A和聚苯乙烯B中还可以添加相容剂以进一步使两组分的界面结合更强。

进一步地，所述弹性体A选自聚烯烃类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体或聚丙烯酸酯类热塑性弹性体中的一种或其共混改性物。

进一步地，所述相容剂选用苯乙烯类嵌段共聚物，添加量为0-30wt％。

进一步地，所述弹性体A和聚苯乙烯B的厚度比为9:1～1:9。

一种增韧聚苯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将弹性体A和聚苯乙烯B分别投入到挤出装置的两台挤出机中，经熔融塑化，在汇流器中合并成上下层状结构的熔体，经过n个分叠单元的依次切割和叠合后由口模流出，最后经过冷却和收卷，得到层数为2⁽ⁿ⁺¹⁾的交替层状结构高分子复合材料。

进一步地，在共挤出过程中，分叠单元的数目为0～10个，得到的相应材料的内部微层结构层数为2～2048，口模出口的厚度在0.02～5mm之间。

进一步地，通过改变弹性体的种类、改变微层共挤出复合材料的层数或者分别在弹性体A和聚苯乙烯B中添加一定量的相容剂，以实现对聚苯乙烯复合材料增韧效果的调节。

进一步地，弹性体A和聚苯乙烯B的厚度比通过调节两台挤出机的转速来进行控制。

进一步地，可使用不同的挤出口模来制备具有优良韧性和高透明性的高分子薄膜、片材或板材。