[发明专利]具有改进的耐环境应力龟裂的单乙烯基芳族聚合物

说明书

本发明涉及利用单乙烯基芳族化合物的聚合物作为热塑性组合物，该聚合物用橡胶进行改性以提高其冲击强度并特别是对于要求有高的耐环境应力龟裂(ESCR)的制品是有用的。更具体地说本发明公开了一种高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料，该材料对于使用在一般容易遭受环境应力龟裂的食物容器是非常有用的。

众所周知，橡胶增强的单亚乙烯基芳族化合物，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和环取代的苯乙烯等是可期望用于各种用途的。更具体地说，其中分散有交联橡胶的苯乙烯橡胶增强聚合物，例如聚丁二烯，是橡胶粒子充分分散于苯乙烯聚合物的母料中，可用于各种用途，包括电冰箱的衬里、包装制品、家俱、家用器具和玩具。对于此橡胶增强聚合物一般称为“高抗冲聚苯乙烯”或“HIPS”。“HIPS”的物理特征和机械性能取决于许多因素，包括进行交联的橡胶颗粒的粒度。HIPS材料的重要特征之一是这种材料能耐环境应力龟裂的能力。为了能用于制造食品容器的制品，此能力必须与高冲击强度相配合。另外，对于这些制品的其它性能是必须保持的包括拉伸强度和材料的光泽度。

耐应力龟裂或耐环境应力龟裂(“ESCR”)的性能，在应用于食品容器上的热塑性聚合物来说是特别重要的。为提高冲击强度而由改性苯乙烯聚合物所制造的制品，当与有机食品例如脂肪和油等的普通试剂相接触时，很容易发生应力龟裂。同样，这类产品当与有机发泡剂例如含氟和氯的卤代烃相接触时，也容易发生应力龟裂。这些材料一般是用于家庭用品中，例如电冰箱的衬里等，当在电冰箱中的空腔中用聚氨酯发泡体填充时，由于在发泡体中所使用的发泡剂，结果会导致其发生龟裂。过去，通过复杂的、一般包括多层聚合物结构(其中，某种聚合物的防护层被置于聚苯乙烯层和发泡剂或脂肪食品材料之间)的加工方法来防止环境应力龟裂。被用来将苯乙烯与这些试剂相隔离的这一层材料是已知的ABS，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。改进高抗冲单乙烯基芳族聚合物的耐应力龟裂所作的另外一种尝试是增加在聚合物中的混合的橡胶量，遗憾的是，该较高的橡胶用量只能增加很少的耐应力龟裂的值。另外，解决办法包括使用严格的加工条件，以提供严格控制的在聚苯乙烯母料中进行交联的橡胶颗粒的粒度，一项公开了此技术，并得到专利权的专利是1988年10月11日授予本发明的发明人的US-4,777,210，该专利公开了制备高抗冲聚苯乙烯的连续流动方法并提供了使用各种不同粒径的可靠并可重复的方法。在该专利的方法中，一种预转化的反应器被用来将苯乙烯、聚苯乙烯、橡胶(例如聚丁二烯)及过氧化物催化剂的溶液转化成具有高耐环境应力龟裂的高冲击性聚苯乙烯材料。

另外一种改进耐应力龟裂的尝试是由Mittnacht等人于1979年3月13日所公开的US-4,144,204，在该专利中，一种单乙烯基芳族化合物用橡胶改性以提高ESCR值，并且在聚合反应之前，被溶解于单体中的橡胶用量要这样来选择即以耐冲击聚合物的重量为基准来计算，在该耐冲击聚合物中的软组分的量至少为28重量％，而最好为38重量％或更高，业已发现，该软组分的含量的上限大约为50-60重量％，而最好在30-40重量％范围之内为有利。

改进HIPS材料中耐应力龟裂的另一尝试是英国专利GB-2,153,370A，其中利用一种具有分子量至少为300,000，粘度大于或等于140厘泊，含有7到10重量％橡胶的高分子量材料来制备某种HIPS材料，并且聚合反应是在α-甲基苯乙烯二聚物或由下列组分中所选择的一种组分的存在下来进行的。这些组分为正十二烷硫醇、叔十二烷硫醇、二苯基1，3-丁二烯或各种其它的化合物及其混合物。该方法也可以在其用量至少等于总组分重量7％的环己烷和乙苯的存在下进行的。此外，包括由聚乙烯蜡所取得的硬脂酸单三甘油酯的添加剂也是必须的组分。

本发明通过不需要附加的添加剂或润滑剂，提供用高分子量橡胶进行掺混的聚苯乙烯材料而克服了已知的高抗冲聚苯乙烯材料的缺点，由本发明所公开的这种高抗冲聚苯乙烯证明具有高的耐环境应力龟裂、高冲击强度、良好的拉伸强度和良好的光泽性能。