[发明专利]一种玻璃纤维增强聚苯乙烯材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种玻璃纤维增强聚苯乙烯材料及其制备方法和应用，涉及高分子材料领域。聚苯乙烯材料包括聚苯乙烯树脂、增韧剂、玻璃纤维、氨基硅烷偶联剂、苯乙烯‑丙烯酸酯共聚物和聚氨酯；增韧剂包括苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物和苯乙烯‑丁二烯无规共聚物中的一种或多种。本申请采用聚苯乙烯作为树脂基材，添加的增韧剂具有高含量的苯乙烯，可以与聚苯乙烯树脂具有较好的相容性，苯乙烯‑丙烯酸酯共聚物其另一端含有的丙烯酸酯基团与玻纤具有较好的相容性，从而提高玻璃纤维与基体树脂和增韧剂的相容性，最终产品的拉伸强度和缺口冲击强度整体提高，且流动性好，加工性能优越。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种玻璃纤维增强聚苯乙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚苯乙烯具有优良的刚性、绝热、绝缘和透明性，但是材质很脆，需要添加玻纤增强以满足力学性能，提高复合材料的拉伸强度和刚性，同时玻纤增强的聚苯乙烯具有优异的尺寸稳定性，可作为增强ABS的高性价比替代方案，应用于电视机边框、打印机骨架等产品。

目前的聚苯乙烯材料作为基材并添加玻纤增强后，虽然拉伸强度和刚性得以提高，但缺口冲击仍然很低，难以满足一些特定产品的使用要求，需要同时提高其冲击强度，并保持高拉伸强度和高刚性。部分现有技术采用聚苯乙烯材料与其他树脂作为复配基材以改善力学性能，如聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚丙烯、聚乙烯等。但是聚苯乙烯与聚对苯二甲酸丁二酯、聚丙烯或聚乙烯材料等复配后的力学性能尚不足满足应用要求，聚苯乙烯与聚苯醚的复配虽然力学性能较高，但产品的气味较差，且流动性降低导致产品加工性能下降，导致应用领域受限。

因此，本申请寻求单纯采用聚苯乙烯作为基材时提高产品综合力学性能的技术方法，以替代增强ABS材料。

发明内容

本发明提供了一种玻璃纤维增强聚苯乙烯材料及其制备方法和应用，以提高材料的拉伸强度、刚性和韧性。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种玻璃纤维增强聚苯乙烯材料，包括以下重量份组分：

聚苯乙烯树脂：100份；

增韧剂：10份-30份；

玻璃纤维：10份-30份；

氨基硅烷偶联剂：0.1份-1份；

苯乙烯-丙烯酸酯共聚物：1份-7份；

聚氨酯：0.2份-0.6份；

其中，所述增韧剂包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和苯乙烯-丁二烯无规共聚物中的一种或多种，其苯乙烯质量含量在30％以上；所述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的苯乙烯质量含量在60％-90％。

通过采用上述方案，本申请通过添加特定的增韧剂改善材料的韧性，将增韧剂的苯乙烯含量限定在30％以上，使得特定苯乙烯含量的增韧剂以及苯乙烯-丙烯酸酯共聚物可以提高增韧剂、玻璃纤维和聚苯乙烯树脂三组分的相容性和分子链间的相互作用，从而充分发挥增韧剂的增韧作用，提高产品的缺口冲击强度；苯乙烯-丙烯酸酯共聚物含有丙烯酸酯基团，聚氨酯含有的N-H键可以与苯乙烯-丙烯酸酯共聚物中丙烯酸酯的酯基形成多种氢键，聚氨酯与玻璃纤维相容性好，从而使苯乙烯-丙烯酸酯共聚物在界面处形成牢固的桥接作用，从而进一步提高玻璃纤维与树脂基体和增韧剂的界面结合程度，增韧剂可以提供内在橡胶增韧，玻璃纤维提供外在的刚性增韧，最终产品的拉伸强度和缺口冲击强度整体提高，且流动性较好加工性能优越。

作为优选方案，所述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的苯乙烯质量含量在70％-80％之间。

作为优选方案，所述增韧剂的数均分子量在10万g/mol以上。

作为优选方案，所述增韧剂的数均分子量在20-30万g/mol之间。