[发明专利]一种聚合物的绿色、高效聚苯乙烯离聚物耐热改性剂及制备方法

说明书

本发明提供了一种聚合物的绿色、高效聚苯乙烯离聚物耐热改性剂及制备方法。所述的离聚物耐热改性剂由苯乙烯与绿色不饱和羧酸按70‑90：10‑30的单体质量比共聚合生成羧化聚苯乙烯，进而与羧基对应化学计量比用量2.5倍的碱性离子化试剂在170‑210 ^oC、70‑90 r/min下熔融中和后得到。其制备方法为：1、制备聚合反应液；2、制备羧化聚苯乙烯粗产物；3、制备聚苯乙烯离聚物耐热改性剂；4、制备共混物。耐热改性剂在明显提高聚合物耐热性的同时不显著降低其机械强度和加工流动性；将该耐热改性剂工业化生产后，能产生较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及到热塑性聚合物耐热（变形性）改性技术领域，特别涉及到一种聚合物的绿色、高效聚苯乙烯离聚物耐热改性剂及制备方法。

背景技术

1930年，德国开始商业化生产聚苯乙烯（PS）之后，陶氏化学公司开始在美国生产PS并于1954年研制了PS泡沫塑料；至今，市场上不同用途、不同品级的PS多达上千种。PS通常具有透明、刚性高、电性能优良、耐酸碱、易成型、易着色且价格低廉等优点，在包装、电子、建筑、汽车、家电、仪表、日用品及玩具等领域得到了广泛应用，为仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大树脂与塑料品种。然而，PS性脆、冲击强度低，热变形温度（70-98 ^oC）相对较低；若能克服这些缺点，将使PS综合性能得到明显改善，从而进一步拓宽其应用领域。

目前，广泛使用的PS耐热改性方式是将无机填料填充到PS基体中；为了达到较好的耐热改性效果，无机填料的填充量往往较高，从而导致PS的机械强度恶化。例如，研究者将纳米CaCO₃与PS在双螺杆挤出机中熔融混合得到PS/CaCO₃纳米复合材料；然而，由于纳米CaCO₃在PS基体中发生团聚，该材料的机械强度较PS显著降低[Gao Y, Liu L, Zhang Z.Mechanical performance of nano-CaCO₃ filled polystyrene composites. ActaMech. Solida Sin., 2009, 22(6): 555-562]。为了在显著提高PS耐热性的同时不明显降低其机械强度与加工流动性，可以采用PS离聚物作为耐热改性剂对PS进行熔融共混改性。由于阴、阳离子的静电相互作用及其与非离子性主链的不相容性，PS离聚物内部形成了离子簇，其独特的簇交联形态导致耐热性与机械强度优异但加工流动性差[Eisenberg A,Hird B, Moore R B. A new multiplet-cluster model for the morphology of randomionomers. Macromolecules, 1990, 23(18): 4098-4107]，然而PS的加工流动性优良但耐热性较差，因此两者共混有望实现性能上的互补。此外，由于PS离聚物的非离子性主体为PS链段，故其与PS可能具有较好的相容性，从而保证PS离聚物共混改性PS的机械强度不显著降低。例如，Bellinger等采用磺化聚苯乙烯（SPS）的Na、Ca盐离聚物分别与PS在1,2-二氯乙烷/甲醇（90/10 v/v）混合溶剂中溶解，再将两种混合溶液分别倒入沸水中沉淀得到PS/SPSNa盐与PS/SPS Ca盐共混物；结果表明，仅5 wt%的SPS Na或Ca盐离聚物就能显著增加PS的拉伸强度与断裂伸长率[Bellinger M A, Sauer J A, Hara M. Tensile fractureproperties of rigid-rigid blends made of sulfonated polystyrene ionomer andpolystyrene. Macromolecules, 1994, 27(21): 6147-6155]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物的绿色、高效聚苯乙烯离聚物耐热改性剂及制备方法。