[发明专利]原位反应增容制备聚乙烯/聚苯乙烯合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于傅氏烷基化反应在聚烯烃共混中的应用，具体涉及原位反应增容制备聚乙烯/聚苯乙烯合金的方法。

背景技术

聚乙烯和聚苯乙烯是主要的通用塑料品种。聚乙烯具有较高的抗冲击性能，优良的电绝缘性以及较低的密度，但模量和强度偏低；聚苯乙烯具有较高的强度和模量，尺寸稳定性好，但抗冲击性能较差。由聚乙烯和聚苯乙烯组成的聚合物合金材料兼有两组分具有的优点，有着广阔的应用前景。

由于聚乙烯和聚苯乙烯不具有兼容性，其简单的物理共混物的物理机械性能很差，不具有应用价值。人们采用了共聚合和添加增容剂等多种方法以改善两组分的兼容性，期望得到物理机械性能优良的聚乙烯/聚苯乙烯合金材料。其中采用路易斯酸(无水三氯化铝)作为催化剂，对聚乙烯/聚苯乙烯共混物进行反应增容已有相关专利报道(US172384)。

但是使用无水三氯化铝作为聚乙烯/聚苯乙烯共混物反应增容的催化剂有以下缺点：腐蚀性强，对水敏感，会引起聚苯乙烯降解，生成的聚合物合金的颜色变黄，耐老化性能下降。致使材料的应用受到限制。

发明内容

本发明采用采用含硅路易斯酸(Silicon Lewis acids，如三甲基氯硅烷或二甲基氯硅烷)和含金属路易斯酸(如三氯化铟，三氯化铝，三氯化镓，三溴化铝或三溴化铟)的双路易斯酸催化剂，避免了以上已有技术的缺陷和问题，得到了物理及机械性能优良的聚乙烯/聚苯乙烯聚合物合金。

本发明提供原位反应增容制备聚乙烯/聚苯乙烯合金的方法如下：采用的基体树脂为聚乙烯和聚苯乙烯，其中聚乙烯的重量份数为5-50份，聚苯乙烯的重量份数为50-95份；采用含硅路易斯酸和含金属路易斯酸的双路易斯酸为催化剂，其中含硅路易斯酸的重量份数为0.2-2.0份，含金属路易斯酸的重量份数为0.1-1.0份；

按配比，将聚乙烯与聚苯乙烯类化合物预混均匀后加入到密炼机中，树脂熔融后加入双路易斯酸催化剂，或者，将聚乙烯类化合物、聚苯乙烯类化合物以及双路易斯酸催化剂混合后加入到双螺杆挤出机中；反应温度为160-240℃，转速为30-100转/分，混合时间为1.5-15分钟，得到原位反应增容制备聚乙烯/聚苯乙烯合金；

所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯、乙烯辛烯共聚物、低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，熔体流动速率范围为0.1-50g/10min，密度为0.850-0.965g/cm³；

所述的聚苯乙烯为均聚聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯，熔体流动速率范围为0.1-50g/10min(ASTMD1238E)，密度为0.90-1.10g/cm³；

所述的双路易斯酸催化剂为含硅路易斯酸和含金属路易斯酸组成的催化剂；所述的含硅路易斯酸为三甲基氯硅烷或二甲基氯硅烷；含金属路易斯酸为三氯化铟，三氯化铝，三氯化镓，三溴化铝或三溴化铟。

有益效果：本发明在共混过程中原位引发聚乙烯与聚苯乙烯接枝共聚物的生成，以改善聚乙烯与聚苯乙烯共混物的相容性；制备的聚乙烯/聚苯乙烯合金的抗张强度＞15MPa，冲击强度(23℃)＞1.9kJ/m²。通过调节共混物的组成，可获得所期望的物理及机械性能范围。该发明可用于制备高性能化的聚乙烯/聚苯乙烯合金材料及废弃的聚乙烯与聚苯乙烯的回收利用。

具体实施方式

实施例1

原料为线性低密度聚乙烯，聚苯乙烯，催化剂为三甲基氯硅烷和四水三氯化铟。其中线性低密度聚乙烯熔体流动速率为2g/10min(190℃，2.16kg)，形态为粉体，聚苯乙烯的熔体流动速率为2g/10min(190℃，2.16kg)，形态为粒料，三甲基氯硅烷和四水三氯化铟为市售的分析纯试剂。

将10重量份上述线性低密度聚乙烯和90重量份聚苯乙烯预混，然后与0.8重量份三甲基氯硅烷以及0.4重量份四水三氯化铟一同加入到密炼机中。反应温度设定在180℃，转数50rpm，反应时间5min。对所得共混物样品力学性能进行测试，结果列于表1中。

比较例1

使用的原料及试验方法与实施例1相同，但是不加入相应的催化剂，即线性低密度聚乙烯与聚苯乙烯的物理共混物。其物理机械性能见表1。

实施例2

原料及催化剂用量与实施例1相同，线性低密度聚乙烯重量份为20，聚苯乙烯重量份为80，其余步骤与实施例1相同。得到产物的物理机械性能测试结果见表1。

比较例2