[发明专利]废旧橡胶精细胶粉原位聚合制备高抗冲击性聚苯乙烯

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用废旧橡胶精细橡胶粉制备抗冲击性聚苯乙烯的技术。即利用原位聚合方法制备出具有高抗冲性能的废旧橡胶精细胶粉/聚苯乙烯材料。

背景技术：

聚苯乙烯(PS)是一种通用热塑性树脂，具有质硬、刚性好、尺寸稳定、电绝缘性好等特点，广泛用于包装材料、建筑材料、电器、家具和玩具等领域。但聚苯乙烯的刚性结构决定了其具有抗冲击性能较差的特点。为了改善聚苯乙烯的脆性，早在20世纪50年代就出现了用橡胶来生产改性聚苯乙烯的方法，即利用橡胶的柔性使聚苯乙烯的脆性降低，韧性增强，提高其抗冲击强度。聚苯乙烯的橡胶改性使得抗冲击强度比通用聚苯乙烯高，扩大了聚苯乙烯的应用场所和范围。

随着橡胶工业的发展，可利用的天然橡胶和石油资源在不断减少，但世界上每年都有大量以废旧轮胎为主的废旧橡胶制品在产生，如何有效利用它们，既节约资源又防止黑色污染，越来越引起人们的关注。本发明利用废旧橡胶粉代替橡胶改性聚苯乙烯。不仅改善聚苯乙烯抗冲击性能，还合理利用废旧制品，有利于循环经济发展。

发明内容：

本发明的目的是利用废旧橡胶精细胶粉与苯乙烯原位聚合，制备一种抗冲击性能的聚苯乙烯。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高抗冲击性聚苯乙烯，它由重量百分含量67.5％～40.5％的聚苯乙烯与27.1％～54.1％的改性胶粉、0.06％～0.07％的引发剂、余量为增塑剂，经化学接枝共聚而得，其中所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；所述的增塑剂为60～80号矿物油，优选白油。

所得高抗冲击性聚苯乙烯的抗冲击性能大于71.1J/m，拉伸强度大于21.2MPa。

本发明中所用的改性胶粉为由低温粉碎的100～120目的废旧轮胎精细胶粉，经丙酮或者体积比1∶1的异丙醇与苯的混合溶剂抽提后，微波辐射，再以含重量0.01％～0.03％引发剂的苯乙烯浸泡4小时得到，苯乙烯与胶粉重量比例为1.5～1，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰。

本发明的高抗冲击性聚苯乙烯的制备方法：首先将苯乙烯、引发剂和增塑剂混合均匀，在100℃温度及氮气保护下进行自由基聚合，在整个聚合反应中后期，即聚合时间3～5小时，加入经活化处理的废旧轮胎精细胶粉及降粘剂乙苯，升温至120～130℃反应2小时，再于160℃减压蒸馏脱去残余的苯乙烯单体和降粘剂乙苯，即得。

本发明将苯乙烯与精细胶粉进行共聚，使胶粉与苯乙烯在聚合过程中，扩散于胶粉里的苯乙烯与胶粉形成原位接枝、互穿的网络结构，这样使胶粉与聚苯乙烯之间具有较好的相容性与较强的结合力，使胶粉相能分散外界的冲击力从而提高聚苯乙烯的抗冲击性能。

本发明的关键技术为苯乙烯的聚合和胶粉的活化处理。

整个聚苯乙烯的聚合反应包括两个方面：其一是苯乙烯的均聚，其二是苯乙烯与胶粉的接枝共聚。反应都为自由基聚合，聚苯乙烯为材料连续相，胶粉为分散相，聚苯乙烯的分子量和转化率直接影响材料的综合性能，分子量大和转化率高的聚苯乙烯综合性能好。由于胶粉为混合物，胶粉的加入会降低聚合效率，延长聚合诱导期，所以要对胶粉进行前期处理，并在聚合反应的中后期加入，以降低胶粉对聚苯乙烯聚合的影响。整个反应在氮气保护下进行，并使用含双官能团的混合引发剂，以提高引发效率和聚合物分子量。反应开始在低于100℃的温度下进行，加入胶粉后升温120℃以上，以提高苯乙烯转化率和胶粉的接枝率。

随着反应转化率的增加和聚合物分子量的增大，产物黏度会越来越大，会增加搅拌负荷，所以反应后期可加入降粘剂，使用乙苯作为本发明的降粘剂，在反应结束时进行减压蒸馏，除去未反应的苯乙烯单体和降粘剂乙苯。