CN104098865A - 一种用于冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料及其制备方法，其是由500~800份聚苯乙烯、200~500份聚乙烯、0~60份填充助剂、0~50份增韧剂、20~50份界面改善剂、3-6份抗氧化剂、3~6份润滑剂与0~2份接枝活性剂制备而成。本发明制备的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料的力学性能优异，耐溶剂、耐油性能优异，并无裂痕，可广泛使用于冰箱中单层内胆制件，减少冰箱内胆的生产成本、简化加工步骤。

Description

一种用于冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子聚合物改性领域，具体涉及一种用于冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料及其制备方法。

背景技术

目前，国内厂商的冰箱内胆主要有以下两条生产工艺路线：

第一、聚苯乙烯/聚乙烯（PS/PE）合金覆膜料作为内层，与挤出级抗冲击级聚苯乙烯（HIPS）原料共挤出，再吸塑成型来进行生产，其主要缺点如下：内层覆膜PS/PE合金料与HIPS相容性较差，易剥离；在实际使用过程中，该双层的PS/PE+HIPS的板材对化学溶剂及其他油类化学品的防护程度较低，内胆易开裂；内胆外层HIPS的韧性与强度较低，也会导致开裂。

第二、使用挤出级HIPS原料作为内胆内层，外层使用通用级聚苯乙烯（GPPS）原料，采用共挤出工艺，其主要缺点如下：由于GPPS耐油性较差，使用中很容易开裂；HIPS直接与发泡层接触，易被PU中所残留的溶剂腐蚀而导致开裂；内胆外层HIPS的韧性与强度较低，也会导致开裂。

上述两工艺的共同特点是使用HIPS与GPPS或与PS/PE合金的覆膜料共挤出，工艺上较复杂，生产成本也较高。而且在实际生产中，内胆开裂的问题较严重。

针对以上问题，国内虽也有公司对其进行研究分析，并提出一些解决方案，但是实用性不强。如专利200410014357.1中提出了一种使用单层PS/PE合金取代以往的双层共挤出的材料及其工艺，虽然解决了一部分的内胆开裂问题，但其力学性能达不到作为冰箱内胆材料来使用的要求，根据公开的数据表明，其拉伸强度仅为16~21MPa，悬臂梁无缺口冲击强度仅为450J/M。

 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种综合性能优异的可用于单层冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料。

本发明的技术方案如下：一种用于冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：由下列组分按重量份制备而成：

聚苯乙烯（PS）：500~800份；

聚乙烯（PE）：200-500份；

填充助剂：0~60份；

增韧剂：0~50份；

界面改善剂：20~50份；

抗氧化剂：3~6份；

润滑剂：3~6份；

接枝活性剂：0~2份

进一步，所述的聚苯乙烯（PS）为通用级聚苯乙烯（HIPS）或抗冲击级聚苯乙烯（GPPS）；所述聚乙烯（PE）为高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）。

所述的填充助剂为成核剂，所述的界面改善剂为橡胶类弹性体。

所述成核剂包括碳酸钙、滑石粉、云母粉、玻璃微珠或磨细玻璃粉；所述橡胶类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（简称SBS）或加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（简称SEBS）。

所述的增韧剂为核-壳结构类甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（商品名EM500A）、丙烯酸丁酯接枝ASA粉末共聚物（商品名960A）、核壳结构类甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-有机硅类增韧剂（商品名S2001）、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物（商品名AX8900）中的一种。

所述的抗氧化剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯（商品名1076）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（商品名168）、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（商品名1098）和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（商品名1010）中的至少一种。

所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚四氟乙烯、白油、硅油中至少一种。

所述的接枝活性剂为聚乙烯顺酐、PE接枝马来酸酐共聚物、过氧化二异丙苯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料的方法，包括以下步骤：

（1）按配比将聚苯乙烯、聚乙烯、填充助剂、增韧剂、界面改善剂、抗氧化剂、润滑剂、接枝活性剂放入转速为1000~1500 r/min的混合机中进行混合；

（2）加热，使料温升温到50~60℃时，在转速为500~1000r/min下继续混合；

（3）待温度达到80~90℃时出料得混合物；

（4）将混合物在挤出机中挤出造粒得到产品，挤出机各段温度为170℃~200℃。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料的力学性能优秀，韧性强、刚性好；将制得的产品按ASTM标准进行注塑，注塑样条在23℃、相对湿度50%条件下稳定24h后进行性能测试，其拉伸强度达到22MPa，弯曲强度达到38MPa，弯曲模量达到1470MPa，缺口冲击达到32KJ/M2。

2、本发明的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料耐溶剂、耐油性能优异；耐溶剂耐油测试前后力学性能稳定；将样条弯折后用夹具固定分别放入充满环戊烷蒸汽的器皿中与盛满芝麻油的容器中用于检测其耐环戊烷与耐油实验，其耐环戊烷测试后拉伸性能保留量达到97%，而耐油检测结果是无裂纹。

3、本发明的制备工艺路线较简单，客户使用时只需使用单层板材挤出设备即可；且生产较稳定，损耗小。

4、本发明的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料可广泛使用于冰箱行业中单层挤出成板材，再吸塑或者模压制成内胆制件，以取代传统的内胆专用HIPS料与内层覆膜料共挤出板材再吸塑为内胆的材料与工艺设计，其将两层材料统一为一层，给物料管控带来了极大的方便；另一方面，单层挤出相比共挤出的工艺简单的多，生产较为简便，质量也较稳定；同时也节约了客户的设备及养护费用。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。

实施例1

将500份HIPS树脂、390份PE树脂、60份滑石粉、20份EM-500A、20份SBS、1份过氧化二异丙苯、2份抗氧剂1076、4份抗氧剂168、3份乙撑双硬脂酰胺一起放入转速为1000r/min的混合机中混合；加热待料自然升温到50℃后，按转速为500r/min继续进行混合；升温至90℃出料；最后将混合物在长径比40，螺杆直径35mm的挤出机中挤出造粒得产品，其中挤出机的下料口温度设置为170℃、螺杆各段挤出温度设置为170~200℃、机头温度200℃、螺杆转速500r/min。

 

实施例2

将600份HIPS树脂、250份PE树脂、30份滑石粉、30份SBS、2份抗氧剂1076、2份抗氧剂168、3份乙撑双硬脂酰胺、3份白油一起放入转速为1500r/min的高速混合机中混合，加热使料温升温到60℃后，在转速为700r/min下继续进行混合；升温至80℃出料；最后将混合物在长径比40，螺杆直径35mm的挤出机中挤出造粒得产品，其中挤出机的下料口温度设置为170℃，螺杆各段挤出温度设置为170~200℃，机头温度200℃、螺杆转速500r/min。

 

实施例3

将750份HIPS树脂、200份PE树脂、50份SBS、10份AX8900、3份抗氧剂1076、4份聚四氟乙烯、2份邻苯二甲酸二辛酯一起放入转速为1200r/min的高速混合机中混合，加热使料温升温到55℃后，在转速为900r/min下继续进行混合，升温至90℃出料；将混合物在长径比40，螺杆直径35mm的挤出机中挤出造粒得产品，其中挤出机的下料口温度设置为170℃，螺杆各段挤出温度设置为170~200℃，机头温度200℃、螺杆转速500r/min。

 

实施例4

将800份HIPS树脂、500份PE树脂、30份SEBS、50份960A 、2份抗氧剂1098、4份抗氧剂1010、4份硬脂酸钙、1份聚乙烯顺酐、1份过氧化二异丙苯一起放入转速为1300r/min的高速混合机中混合，加热使料温升温到50℃后，在转速为1000r/min下继续进行混合，升温至85℃出料；将混合物在长径比40，螺杆直径35mm的挤出机中挤出造粒得产品，其中挤出机的下料口温度设置为170℃，螺杆各段挤出温度设置为170~200℃，机头温度200℃、螺杆转速500r/min。

 

将上述实施例1－4中制得的产品按ASTM标准进行注塑，注塑样条在23℃、相对湿度50%条件下稳定24h后进行性能测试，所述的注塑模具是适用于注塑PS及PE材料的注塑机。各性能测试标准如下：

拉伸强度按照ASTM D638，采用哑铃型样条；

弯曲强度和弯曲模量按照ASTM D790，采用矩形样条；

简支梁冲击强度按照ASTM D6110，缺口宽度为样条宽度的1/5；

维卡软化温度按照ASTM D1525。

耐环戊烷实验测试时，将美标拉伸样条弯折后用夹具固定（弧度内径20cm）放入真空皿中，抽真空后通入环戊烷蒸汽，并保证皿内压力为室温时环戊烷的饱和蒸汽压，4h后取出观察表面并测试其拉伸性能。

耐油实验按以下方式进行：将美标拉伸样条弯折后用夹具固定（弧度内径20cm），泡入盛满芝麻油的容器中；分别在常温（23℃，48h）和高低温循环（-40℃/70℃各4h，五个循环）下放置，结束测试后观察其表面。

各实施例的性能测试结果见表1。

结果分析：

1、本发明所提供的PS/PE合金材料的弯曲、冲击拉伸性能均较大程度地优于冰箱厂常用的2710、1180等牌号HIPS原料。，且耐溶剂性良好。

2、将本发明制备的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料加工成冰箱内胆，在其使用过程中进行测试表明其内胆料可以有效抵御发泡剂中的溶剂残留；对其外层涂油测试，其高低温循环后均不开裂；所以本发明制备的合金材料比较适用于加工冰箱内胆。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，比如微调主料、助剂等的比例、微调实施工艺或把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于冰箱内胆的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：由下列组分按重量份制备而成：

聚苯乙烯：500~800份；

聚乙烯：200-500份；

填充助剂：0~60份；

增韧剂：0~50份；

界面改善剂：20~50份；

抗氧化剂：3~6份；

润滑剂：3~6份；

接枝活性剂：0~2份。

2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述的聚苯乙烯为通用级聚苯乙烯或抗冲击级聚苯乙烯；所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述的填充助剂为成核剂，所述的界面改善剂为橡胶类弹性体。

4.根据权利要求3所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述成核剂包括碳酸钙、滑石粉、云母粉、玻璃微珠或磨细玻璃粉；所述橡胶类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

5.根据权利要求1所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述的增韧剂为核-壳结构类甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸丁酯接枝ASA粉末共聚物、核壳结构类甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-有机硅类增韧剂、乙烯—丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中的一种。

6.根据权利要求1所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚四氟乙烯、白油、硅油中至少一种。

8.根据权利要求1所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料，其特征在于：所述的接枝活性剂为聚乙烯顺酐、PE接枝马来酸酐共聚物、过氧化二异丙苯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

9.一种制备如权利要求1-8中任一项所述的聚苯乙烯-聚乙烯树脂合金材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）按配比将聚苯乙烯、聚乙烯、填充助剂、增韧剂、界面改善剂、抗氧化剂、润滑剂、接枝活性剂放入转速为1000~1500 r/min的混合机中进行混合；

（2）加热，使料温升温到50~60℃时，在转速为500~1000r/min下继续混合；

（3）待温度达到80~90℃时出料得混合物；

（4）将混合物在挤出机中挤出造粒得到产品，挤出机各段温度为170℃~200℃。