CN101423660B - 一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物，其包括如下组分：50～60重量％的聚苯醚树脂(PPE)、20～30重量％的高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)、10～20重量％的全硫化丁苯粉末橡胶和0.2～1重量％的抗氧剂。本发明的高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物具有耐候、热稳定、高温抗蠕变性、力学性能好、流动性好、易于加工成型等突出的优点，十分适用于汽车前板、座位底板、保险杠等汽车外饰以及通风机、座位靠背、托架等内饰领域，另外也广泛适用于显示器、录像机、复印机、传真机、打印机、电冰箱、空调等家电行业领域。该聚苯醚组合物的制备方法流程简单、连续、生产效率高、制得的产品质量稳定。

Description

一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚苯醚组合物，特别是涉及一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物，本发明还涉及该聚苯醚组合物的制备方法。
背景技术
1964年广泛工业化的聚苯醚(PPE)树脂的分子结构决定了该种工程塑料具有良好的热性能和力学性能，它可在-160～190℃范围内连续工作，高温下热蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优异的。PPO在较宽的温度范围内均能保持良好的力学性能、电性能、耐热性、阻燃性及化学稳定性等。其在电子、汽车、办公自动化、医疗设备、纺织机械、航空航天军事方面应用广泛。但纯PPE树脂耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂、缺口冲击强度低；另外，纯PPE树脂存在熔体粘度高、加工成型性差，不易采用注射方法成型的缺点，这影响了PPE的推广应用。因此为了克服这些缺点或赋予其新的性能，常采用多种改性方法对PPE改性，从而使其真正得到广泛的工业应用。
PPE的改性主要分为物理(共混、填充、增前和微发泡)和化学(共聚、嵌段、接枝和互穿网络化等)两类方法。其中，化学改性主要包括：1)对PPE的结构进行改性，如用溴化、磷酸酯化、磺酰化、羧基化等来提高PPE的溶解性和透气性以用于膜材料或赋予PPE阻燃性而用于阻燃材料；2)PPE的主链或端基与带官能团的小分子进行反应，赋予PPE一定的极性和反应活性，用于PPE合金的增容剂；3)PPE与其他高分子或小分子通过嵌段或接枝共聚获得新材料或用在PPE合金的增容剂。PPE的物理改性中最为活跃的是PPE的合金化，主要包括：1)利用PPE与聚苯乙烯(PS)在宽组成范围内的相容性与各种带苯乙烯单元的聚合物共混来制备PPE/PS型合金；2)通过与其他工程塑料，如聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚等共混制备高性能PPE合金。
在上述两类合金中，PPE/PS型合金由于同时具有PPE的各种优异性能和PS的易加工性在世界通用工程塑料中具有重要地位。但是纯粹的PPE/PS合金冲击韧性低，无实用价值，通常加入能提高合金冲击强度的含苯乙烯段的接枝或嵌段聚合物橡胶或弹性体，如ABS、SBS、SEBS、AN、MAS、MBS、EPDM-g-PS、HIPS、PS-g-MAH等。然而，在“工程塑料应用”(陈凯等，1998，26(11)，p8)中报道，陈凯等在PPE/HIPS合金中加入5-20％弹性体SBS，虽然使增大了合金的冲击强度，但是合金的热变形温度由135.4℃降至114℃，降幅较大，另外材料拉伸强度也降低了约30％。在“工程塑料应用”(钱丹等，2007，35(9)，p21)中报道，钱丹等在PPE/HIPS合金中加入25份弹性体SEBS，增强了合金材料的韧性，但拉伸强度降低了约40％。专利CN101225214A以SEBS-MA增韧改性聚苯醚-尼龙6合金，提高了合金的冲击强度，但拉伸强度下降较多。这说明增韧剂的加入往往会导致PPE/PS合金的刚性、高温抗蠕变性和耐热性的下降，降低材料的使用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物，具有良好耐冲击性能，良好耐热性能，且高温下仍保持刚性和高温抗蠕变性，该聚苯醚组合物的制备方法流程简单、连续、生产效率高、制得的产品质量稳定。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物，其包括如下组分：
聚苯醚树脂(PPE)              50～60重量％；
高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)     20～30重量％；
全硫化丁苯粉末橡胶           10～20重量％；
抗氧剂                      0.2～1重量％；
以上组合物重量百分含量之和为100％。
上述聚苯醚组合物，其中，所述聚苯醚树脂的特征粘度为0.2～0.6dL/g，优选为0.2～0.45dL/g，可以使用一种单独特性粘度的聚苯醚树脂，也可以选用几种不同特性粘度的聚苯醚组成的聚苯醚树脂组合物，可以选用蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司生产的产品。
上述聚苯醚组合物，其中，所述聚苯醚树脂为聚(2，6-二甲基苯)醚、2，6-二甲基苯酚与2，3，6-三甲基苯酚的共聚树脂。
上述聚苯醚组合物，其中，所述的高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)可以采用北京燕山石化公司生产的牌号为HIPS632EP、HIPS514P或上海赛科石油化工有限责任公司的牌号为HIPS632EP中的一种或多种。HIPS的加入可以提高聚苯醚组合物的加工流动性。
上述聚苯醚组合物，其中，所述全硫化丁苯粉末橡胶(可以称为超细粉末SBS)粒径为50～120纳米。可以采用北京化工研究院生产的牌号为VP101的超细粉末SBS。超细粉末SBS的加入可以使材料获得良好的冲击性能。
上述聚苯醚组合物，其中，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂或金属钝化剂抗氧剂中的一种或几种。所用酚类抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯(抗氧剂1076)或2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧剂2246)；亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸三(壬基苯基)(抗氧剂TNPP)或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)；含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLTP)；金属钝化剂抗氧剂为N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼(钝化剂GI-09-367)。抗氧剂可以采用GIBA公司生产的IRGANOX1076和IRGAFOS168。
本发明还提供了上述聚苯醚组合物的制备方法，其包括如下步骤：
a将聚苯醚、高抗冲聚苯乙烯、全硫化丁苯粉末橡胶和抗氧剂在高速混合机中搅拌；
b然后将混合后的原料投入到双螺杆挤出机熔融挤出。
上述制备方法，其中，所述步骤a中搅拌时间为3～5分钟。
上述制备方法，其中，所述步骤b中双螺杆挤出机的长径比为32～40。
上述制备方法，其中，所述步骤b中喂料速度为5～10rpm/min，螺杆转速为200～400rpm/min，螺筒各分区温度为200～280℃。
本发明的高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物，由于在材料复合体系中加入了超细粉末SBS，在获得高冲击性能的同时，又提高了产品的耐热性能，在高温下仍保持刚性和抗蠕变性。所得聚苯醚组合物具有耐候、热稳定、高温抗蠕变性、力学性能好、流动性好、易于加工成型等突出的优点，十分适用于汽车前板、座位底板、保险杠等汽车外饰以及通风机、座位靠背、托架等内饰领域，另外也广泛适用于显示器、录像机、复印机、传真机、打印机、电冰箱、空调等家电行业领域。该聚苯醚组合物的制备方法流程简单、连续、生产效率高、制得的产品质量稳定。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述本发明。
对比例
将60重量％的聚苯醚树脂(特征粘度为0.35dL/g)、29重量％的高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)、10重量％的弹性体SBS和1重量％的抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯在高速混合机中搅拌5分钟，混合均匀后，投入双螺杆挤出机挤出造粒。双螺杆挤出设备的长径比为35，控制喂料速度为8rpm/min、螺杆转速为200rpm/min、螺筒各分区温度为第一段220℃、第二段240℃、第三段240℃、第四段245℃、第五段245℃、第六段245℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度250℃，拉条过水切粒。
实施例1
将60重量％的聚苯醚树脂(特征粘度为0.35dL/g)、29重量％的高抗冲聚苯乙烯树脂、10重量％的100纳米的超细粉末SBS和1重量％的抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯在高速混合机中搅拌5分钟，混合均匀后，投入双螺杆挤出机挤出造粒。双螺杆挤出设备的长径比为35，控制喂料速度为8rpm/min、螺杆转速为200rpm/min、螺筒各分区温度为第一段220℃、第二段240℃、第三段240℃、第四段245℃、第五段245℃、第六段245℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度250℃，拉条过水切粒。
实施例2
将55重量％的聚苯醚树脂(特征粘度为0.6dL/g)、24.8重量％的高抗冲聚苯乙烯树脂、20重量％的50纳米的超细粉末SBS和0.2重量％的抗氧剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯在高速混合机中搅拌4分钟，混合均匀后，投入双螺杆挤出机挤出造粒。双螺杆挤出设备的长径比为32，控制喂料速度为5rpm/min、螺杆转速为300rpm/min、螺筒各分区温度为第一段220℃、第二段240℃、第三段240℃、第四段245℃、第五段245℃、第六段260℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段280℃，模头温度260℃，拉条过水切粒。
实施例3
将54重量％的聚苯醚树脂(特征粘度为0.45dL/g)、20重量％的高抗冲聚苯乙烯树脂、15.5重量％的120纳米的超细粉末SBS和0.5重量％的抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯在高速混合机中搅拌3分钟，混合均匀后，投入双螺杆挤出机挤出造粒。双螺杆挤出设备的长径比为40，控制喂料速度为10rpm/min、螺杆转速为400rpm/min、螺筒各分区温度为第一段220℃、第二段240℃、第三段240℃、第四段245℃、第五段245℃、第六段245℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段260℃，模头温度250℃，拉条过水切粒。
实施例4
将50重量％的聚苯醚树脂(特征粘度为0.2dL/g)、30重量％的高抗冲聚苯乙烯树脂、19重量％的100纳米的超细粉末SBS和1重量％的抗氧剂硫代二丙酸二月桂酯在高速混合机中搅拌5分钟，混合均匀后，投入双螺杆挤出机挤出造粒。双螺杆挤出设备的长径比为37，控制喂料速度为8rpm/min、螺杆转速为200rpm/min、螺筒各分区温度为第一段200℃、第二段240℃、第三段240℃、第四段245℃、第五段245℃、第六段245℃、第七段260℃、第八段260℃、第九段280℃，模头温度260℃，拉条过水切粒。
上述对比例和各实施例制备的组合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，物理性能见表1，物理性能按我国国家标准进行测试，具体测试方法见表2，利用Hakke流变仪采用扭摆法进行测试组合物120℃、2min时蠕变性能和玻璃化转变温度。
实施例2～5中，玻璃化转变温度分别为158℃、155℃、158℃、153℃均高于对比例中的150℃，120℃、2min下蠕变性能分别为0.51、0.69、0.49、0.73均明显低于对比例中的数据，另外冲击强度均相当或高于对比例中的数据；并且实施例2中拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量均优于对比例中数据。
表1
 
物理性能 对比例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度(MPa) 51.4 55.5 45.8 49.9 45.8
伸长率(％) 38.6 41.4 102.5 71.6 111.2
弯曲强度(MPa) 85.9 87.3 79.9 80.5 74.2
弯曲模量(MPa) 2108 2145 2013 2017 1909
Izod无缺口冲击强度(KJ.m-2) 122.4 126.2 139.9 132.7 142.9
蠕变性能(120℃、2min；％) 1.24 0.51 0.69 0.49 0.73
玻璃化温度(℃) 150 158 155 158 153
表2
 
物理性能 单位 测试方法
拉伸强度 MPa GB/T 1040.1
伸长率 ％ GB/T 1040.1
弯曲强度 MPa GB/T 9341
弯曲模量 MPa GB/T 9341
Izod无缺口冲击强度 KJ.m-2 GB 1843

Claims (14)

1.一种高温抗蠕变性耐冲击聚苯醚组合物，其包括如下组分：
聚苯醚树脂                50～60重量％；
高抗冲聚苯乙烯树脂        20～30重量％；
全硫化丁苯粉末橡胶        10～20重量％；
抗氧剂                    0.2～1重量％；
以上组合物重量百分含量之和为100％。
2.如权利要求1所述的聚苯醚组合物，其中，所述聚苯醚树脂的特征粘度为0.2～0.6dL/g。
3.如权利要求2所述的聚苯醚组合物，其中，所述聚苯醚树脂的特征粘度为0.2～0.45dL/g。
4.如权利要求1所述的聚苯醚组合物，其中，所述聚苯醚树脂为聚(2，6-二甲基苯)醚、2，6-二甲基苯酚与2，3，6-三甲基苯酚的共聚树脂。
5.如权利要求1所述的聚苯醚组合物，其中，所述全硫化丁苯粉末橡胶粒径为50～120纳米。
6.如权利要求1所述的聚苯醚组合物，其中，所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂或金属钝化剂抗氧剂中的一种或几种。
7.如权利要求6所述的聚苯醚组合物，其中，所述的酚类抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯或2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
8.如权利要求6所述的聚苯醚组合物，其中，所述亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸三(壬基苯基)或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。
9.如权利要求6所述的聚苯醚组合物，其中，所述含硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
10.如权利要求6所述的聚苯醚组合物，其中，所述金属钝化剂抗氧剂有N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼。
11.一种如权利要求1所述的聚苯醚组合物的制备方法，其包括如下步骤：
a将聚苯醚、高抗冲聚苯乙烯、全硫化丁苯粉末橡胶和抗氧剂在混合机中搅拌；
b然后将混合后的原料投入到双螺杆挤出机熔融挤出。
12.如权利要求11所述的制备方法，其中，所述步骤a中搅拌时间为3～5分钟。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述步骤b中双螺杆挤出机的长径比为32～40。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述步骤b中喂料速度为5～10rpm/min，螺杆转速为200～400rpm/min，螺筒各分区温度为200～280℃。
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