[发明专利]核壳微粒增韧聚苯乙烯材料

说明书

本发明涉及核壳微粒增韧聚苯乙烯材料，特别是核壳微粒增韧透明聚苯乙烯材料。

聚苯乙烯是透明塑料中最易得到的品种，但由于其自身脆性缺点，应用上受到很大限制，目前只用于低档产品中。迄今，人们已作了大量的工作用于对聚苯乙烯的增韧，如：苯乙烯与聚丁二烯的接枝共聚(高抗冲聚苯乙烯)、苯乙烯与丙烯腈、丁二烯的三元共聚(ABS)树脂)及聚苯乙烯与其它聚合物的共混等。但这些方法所得的材料一般透明性较差。由于复合乳液聚合技术可以从微观上对高分子乳液微球进行设计，调节共聚物组分，使核壳与基材的折光指数相匹配，同时改变复合乳液聚合条件使核壳微粒尺寸低于0.1μm，经物理混合可以得到不影响透明性的透明聚苯乙烯。随着对微粒共混增韧、增强研究的深入，人们已将多种核壳微粒用于塑料的共混改性。文献Polym.Mater.Sci.Eng.1993，70，13-14中法国的A.Maazouz，H.Sautereau等用美国Rohm and Haas公司提供的以聚丙烯酸丁酯或聚丁二烯为胶核，以交联聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳微粒(平均粒径300nm)对环氧树脂的增韧改性作了研究报道。用这种核壳微粒可以大大改善环氧树脂的韧性而又不降低其热性能，增韧程度可由核壳微粒结构进行调节。但微粒平均尺寸为300nm显然会影响基材的透明性，该报道中尚未提及材料的透明性问题。

为克服上述文献中存在的缺点，本发明的目的是提供一种核壳微粒增韧聚苯乙烯材料，该材料不但具有纯聚苯乙烯的透明性，而且具有比纯聚苯乙烯更好的抗冲强度。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种核壳微粒增韧聚苯乙烯材料，包含核壳微粒和聚苯乙烯，以重量份数计，核壳微粒含量为1～20份，聚苯乙烯含量为80～99份，核壳微粒粒径为60～150纳米，核壳微粒包括核、壳，核含有烯基芳烃链段和交联剂，壳为含有烯基芳烃的链段，壳的链段通过交联剂的一端与核相连结，核与壳的重量比为1∶1.279～1.830。

上述技术方案中，以重量份数计，核壳微粒含量为3～10份，核壳微粒粒径优选范围为80～120纳米，烯基芳烃为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯，优选方案为苯乙烯。所用交联剂是双甲基丙烯酰氧苯基丙烷、聚醚砜双烯大分子单体或其混合物。

上述交联核壳共聚微粒为硬核核壳微粒。其制备方法采用多步乳液聚合方法，在第一阶段形成核时，加入烯基芳烃，以双甲基丙烯酰氧苯基丙烷(BVA)或聚醚砜双烯大分子单体(BVPES)与之交联共聚为核，第二阶段再加入苯乙烯形成壳层，核与壳之间有分子链相关联。所得乳液经破乳、甲醇洗、干燥等即得硬核核壳微粒粉料。

上述具有交联核的核壳微粒中，双甲基丙烯酸酯类交联剂可以是双甲基丙烯酰氧苯基丙烷(BVA)或聚醚砜双烯大分子单体(BVPES)用量占核部分单体总重量的0.1≈20％，优选范围1～5％。所用引发剂可为过硫酸钾(K₂S₂O₈)、过硫酸铵[(NH₄)₂S₂O₈]及上述两种引发剂与硫酸亚铁的氧化还原体系，用量为单体总量的0.1～1％，优选范围为0.2～0.5％。在核壳微粒的聚合反应中乳化剂油酸钠分两部分加入，一部分是成核时，为核中单体重量的0.5～10％，视所要粒径大小而定，一般在1～2％左右较合适；第二部分壳层聚合时补加油酸钠为壳层单体总量的1％左右，与引发剂一齐滴入。在投料配方中水的总量为单体总量的1.5～3倍。

核壳微粒增韧聚苯乙烯材料的制备方法包括如下四种：(1)溶液共混，(2)机械共混，(3)核壳微粒在位本体聚合，(4)核壳微粒在位悬浮聚合。

溶液共混工艺是以甲苯和氯仿的混合溶液(甲苯：氯仿=1～1.7)溶解透明聚苯乙烯粒料和核壳微粒混合物，含固量10～40％，优选范围15～25％。除去溶剂后即得共混增韧材料。取溶液于水银上铺膜经干燥处理测定透光性、抗冲性。

机械共混工艺是在混炼机上进行的，取一定量的透明聚苯乙烯粒料及核壳共聚微粒放入混炼机中共混，混炼温度195～220℃，优选范围200～210℃；混炼时间7～20分钟即可取出，优选范围8～15分钟；螺杆转速为550～700rpm。该共混材料经注射(注射温度210～220℃)或压片(压片温度200～205℃)制成冲击样条，用于性能测试。