[发明专利]一种热塑性塑料及制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种热塑性塑料，特别涉及一种乳液聚合制备玻璃化温度高于100℃的热塑性塑料的方法。

（二）背景技术

热塑性塑料是指一类加热可变软、流动，冷却后又能塑化成型的塑料。其具有优异的加工性能，应用广泛。聚苯乙烯（PS）作为五大通用塑料之一，其价格低廉，力学刚性强，光学透明性高，是最具市场吸引力的热塑性塑料之一。但是PS的化学稳定性差，不耐有机溶剂，且玻璃化温度低（约为100℃），这限制了其在高耐热性领域的应用。

另一方面，伴随着石油资源的日益耗竭，可再生资源的开发利用变得越来越重要。如今，可再生生物质来源聚合物的制备已成为聚合物科学当中一个蓬勃发展的重要领域。γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯（γ-methyl-α-methylene-γ-butyrolactone，MeMBL）是一种可由生物质原料制备的新型单体。其结构与MMA类似。由于结构上的相似性，MeMBL具有与MMA类似的聚合特征，因此有望成为MMA的一个良好取代物。例如，poly(MeMBL)对于氯仿、二甲基亚砜等常见有机溶剂表现出很好的抗溶剂性。另外，poly(MeMBL)的T_g高达200℃以上。理论上，只要将MeMBL与St进行共聚，就可以显著提高PS的T_g，从而改善材料的耐热性能。

工业上多采用乳液聚合方法来制备聚苯乙烯类聚合物。乳液体系具有许多优点，如以水为介质，利于传热，环保安全，乳胶粘度低，便于管道输送和连续生产；分子链增长在胶束或胶粒的隔离相中进行，因此自由基寿命长，兼具高速与高聚合度的特点；反应得到的胶乳可直接使用，例如作为水乳胶、粘结剂、纸张、皮革、织物处理剂等。一般而言，由乳液聚合方法难以制得玻璃化温度远高于100℃的聚合物。而本发明通过乳液聚合方法制备γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯-co-苯乙烯共聚物，其玻璃化温度远高于100℃，在高热稳定性塑料领域，如电子显示仪器的塑料基片、燃料电池复合材料、耐开水容器等有广阔的应用前景。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种玻璃化温度高于100℃的热塑性塑料及制备方法。该塑料为苯乙烯与γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯的共聚物，其玻璃化温度远高于100℃，解决了PS耐热性差的缺陷，此外，产品的刚性高，有望应用于如电子显示仪器的塑料基片、燃料电池复合材料、耐开水容器等高耐热性热塑性塑料领域。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种玻璃化温度高于100℃的热塑性塑料，所述热塑性塑料结构式为MeMBL-co-St（co表示无规共聚的意思），其中，MeMBL为γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯单体单元，St为苯乙烯单体单元，所述热塑性塑料通过MeMBL与St的聚合来制备，MeMBL与St的物质的量之比为1:0.5～4。

本发明还提供一种所述热塑性塑料的制备方法，所述方法为：

将0.24～0.6重量份的阴离子型表面活性剂溶于50重量份的水中形成水相，再将由4.16～9.98重量份St和2.69～8.96重量份MeMBL组成的油相倒入水相中搅拌混合，升温至60～80℃，保温搅拌，通氮除氧，通常除氧5分钟以上，加入0.02～0.04重量份的水溶性引发剂，反应40～80分钟，得到MeMBL-co-St聚合物乳液，将乳液破乳、抽滤除水、真空干燥后即得到热塑性塑料，所述破乳是将MeMBL-co-St聚合物乳液加入溶剂中搅拌破乳，所述溶剂为无水甲醇、质量浓度10～20%的氯化钠水溶液或质量浓度5～10%的盐酸水溶液，通常优选溶剂的用量为0.2～0.5mL溶剂/g乳液；所述水溶性引发剂为过硫酸盐类引发剂或偶氮类引发剂的一种或两种以任意比例的混合。

进一步，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以任意比例的混合。

更进一步，优选所述水溶性引发剂为4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)、过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。

进一步，所述真空干燥温度为120～180℃，干燥时间为20～30h。

本发明所述热塑性塑料具有玻璃化温度高（最高达183℃），刚性高等性能，可用于电子显示仪器的塑料基片、燃料电池复合材料、耐开水容器等高耐热性热塑性塑料领域。

本发明的有益效果是，本发明采用乳液聚合方法，得到玻璃化温度高于100℃的MeMBL-co-St聚合物，经破乳干燥后即可得到热塑性塑料产品，具有以下几个特点：

1、以水为分散介质，利于传热，环保安全，乳胶粘度低，便于管道输送和连续生产；