[发明专利]一种高韧性聚苯乙烯组合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工材料加工领域，具体涉及一种高韧性的聚苯乙烯组合物的制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于100℃的玻璃转化温度，并且价格低廉，具有良好的工艺性，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。

但是由于聚苯乙烯性脆，大大限制了其应用。现有技术中通常使用二烯类橡胶与苯乙烯单体进行共聚制得高抗冲聚苯乙烯（HIPS）与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）来改善聚苯乙烯的韧性，拓宽了聚苯乙烯的应用领域，并且HIPS与ABS目前已经广泛应用于电子、电器、仪表、包装以及日用品等行业，但是HIPS与ABS都是利用共聚合反应进行增韧，工艺控制复杂困难，成本较高，而且难以根据需要即时调节材料的韧性。

因此如何制备一种工艺简单并且韧性较高的聚苯乙烯是本领域技术人员所需研究的新课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高韧性聚苯乙烯组合物的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高韧性聚苯乙烯组合物的制备方法，具体步骤为：

（1）、向预转化反应器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯单体、乙烯共聚物以及辅助助剂，聚合苯乙烯单体形成聚苯乙烯；所述聚合进行到转化率为形成的苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物的相转化起始点的62-96%；

（2）、对步骤（1）中形成的苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物进行分离，以生成包含所形成步骤（1）中混合物的64-95wt%的第一物流以及包含余量所形成步骤（1）中混合物的第二物流；

（3）、向第二反应器中添加第一物流，进行进一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相转化；

（4）、将步骤（3）中的相转化第一物流以及步骤（2）中得到的第二物流以25-33s^-1的剪切速率在静态混合机中混合，进行第二次相转化，生成聚苯乙烯胶体；

（5）、对步骤（4）中得到的聚苯乙烯胶体进行切胶，并投送至熔胶罐中进行熔胶；

（6）、待熔胶完成之后，向熔胶罐中添加硅烷、抗氧剂以及加工助剂，并搅拌均匀形成聚苯乙烯流体；硅烷占聚苯乙烯流体质量百分比的5-10%，抗氧剂占聚苯乙烯流体质量百分比的15-22%，加工助剂占聚苯乙烯流体质量百分比的8-15%；

（7）、将步骤（6）中得到的聚苯乙烯流体转入双螺杆挤塑机中挤出，冷却之后进行造粒。

本发明提供的一种制备高韧性聚苯乙烯组合物的方法，包括制备苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物；分离混合物、相转化并制备聚苯乙烯胶体；切胶熔胶、制备高韧性聚苯乙烯流体；挤塑并造粒。

首先将苯乙烯单体、乙烯共聚物以及辅助助剂添加至预转化反应器中，进行聚合反应，形成苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物；本发明使用乙烯共聚物替代现有技术中的二烯类橡胶，乙烯类共聚物与二烯类橡胶相比，具有稳定性好、耐老化、易加工、低成本高性能等特点，并且可以即时添加，可控性强。

随后将苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物分离成第一物流与第二物流，对第一物流进行相转化，再混合以第二物流进行第二次相转化，形成聚苯乙烯胶体。

之后对初步得到的聚苯乙烯胶体进行切胶熔胶，再添加硅烷、抗氧剂以及加工助剂进行使用双螺杆挤塑机挤塑、造粒；添加硅烷能够提升聚苯乙烯胶体的抗蠕变性；添加抗氧剂能够延缓或者抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并且延长其使用寿命。

作为优选，步骤（1）中苯乙烯单体占聚苯乙烯材料质量百分比的65-80%，乙烯共聚物占聚苯乙烯材料质量百分比的15-25%，辅助助剂占聚苯乙烯材料质量百分比的5-10%。

作为优选，辅助助剂包括增容剂、稳定剂以及白油，并且各成分的质量百分比为：增容剂：75-85%、稳定剂：10-20%、白油：5-10%。

辅助助剂包括增容剂、稳定剂以及白油；添加增容剂能够借助分子间的键合力，使乙烯单体与乙烯共聚物结合为一体，进而得到稳定的混合物；添加稳定剂能够减慢聚合反应，保持化学平衡，降低混合物表面张力，防止光、热分解或者氧化分解等作用；添加白油能够使得混合物变得亮泽、鲜艳，能够提高乙烯单体与乙烯共聚物结合后得到混合物的各项性能。

作为优选，步骤（6）中的加工助剂包含的各成分以及各成分所占质量百分比分别为：增塑剂：60-70%、分散剂：15-20%、胶粘剂：15-20%。