[发明专利]高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚苯乙烯材料及制备工艺技术领域，是一种高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料及其制备方法，前者制备体系包括连续相和分散相，连续相包括油相反应单体、油相交联剂、油相增韧剂和引发剂，分散相与连续相不反应且不互溶。本发明制备的高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料95％以上均为闭孔结构的前提下，其受冲击时能保持较好的冲击能力，脆性断裂的可能性小，因此本发明的高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料的增韧效果更优，使其应用范围领域更广泛，优势更明显。

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯材料及制备工艺技术领域，是一种高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料及其制备方法。

背景技术

轻质高强聚苯乙烯泡沫材料是近些年新开发的品种，由于其具有高强度、高模量、极好的耐化学性、耐磨性、优异的粘接、耐磨、电绝缘、化学稳定，是聚合物复合材料中应用最广泛的基体材料之一。应用于风力发电、海洋石油开采、汽车、军事安防领域，然而在更高要求的应用领域和进一步的研究发现，聚苯乙烯泡沫材料具有很高的交联密度，因而存在质脆，耐疲劳性、抗冲击韧性差等缺点，其中脆性表现较明显，虽然很大程度保证了机械强度，但是在其他领域的应用还是存在较大限制。

传统的增韧方法，是通过添加增韧剂或者通过弹性体来改性，但是这种结果往往冲击强度得到提高，其相应的材料耐热性和模量随之下降，因而结果不尽人意。其中，弹性体泛指除去外力后能恢复原状的材料，然而具有弹性的材料不一定是弹性体；弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性体只是在弱应力下形变显著，应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料。

常用的增韧方法有：橡胶弹性体增韧法、热塑性树脂增韧法、刚性粒子增韧法、核壳结构聚合物增韧法、液晶聚合物增韧法、纳米粒子增韧法及超支化分子增韧法等。橡胶弹性体增韧虽增韧效果明显，但会降低体系的耐热性和模量。热塑性树脂增韧虽不降低材料模量和耐热性，但其用量较大，溶解性和流动性较差。

液晶聚合物增韧较少用量就可明显提高韧性，但其成本较高，加工困难。其中，液晶聚合物(LCP)是介于固体晶体和液体之间的中间状态聚合物，其分子排列虽然不像固体晶态那样三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定的有序性。它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性。超支化聚合物具有独特结构，用于树脂增韧，工艺性好，能有效提高材料韧性，但是在一定程度上会降低材料耐热性。

发明内容

本发明提供了一种高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有聚苯乙烯泡沫材料抗冲击韧性差的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种高性能聚苯乙烯增韧泡沫材料，其制备体系包括连续相和分散相，连续相包括油相反应单体、油相交联剂、油相增韧剂和引发剂，分散相与连续相不反应且不互溶，连续相和分散相的体积比为0.5至9.5:0.5至9.5，引发剂、油相反应单体和油相增韧剂的质量比为0.1至10：100：0.01至5。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述油相反应单体为苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯中的一种以上。

上述油相交联剂为三丙烯基异氰尿酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、过氧化苯甲酰和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种以上。

上述油相交联剂包含己二醇二甲基丙烯酸酯时，己二醇二甲基丙烯酸酯占油相反应单体质量的5％至26%；油相交联剂包含过氧化苯甲酰时，过氧化苯甲酰占油相反应单体质量的5％至26％；油相交联剂包含三丙烯基异氰尿酸酯时，三丙烯基异氰尿酸酯占油相反应单体质量的0.3％至6％；油相交联剂包含季戊四醇四丙烯酸酯时，季戊四醇四丙烯酸酯占油相反应单体质量的0.3％至6％。