CN1045006C - 新型热塑性聚苯乙烯组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有聚苯乙烯，高冲聚苯乙烯、苯乙烯、共轭二烯嵌段共聚物，无机填料及添加剂的热塑性聚苯乙烯组合物及其制备方法。所述组合物具有优异综合性能，优于HIPS，可与ABS相比美，由于本发明方法制造简单方便，成本低，可代替ABS广泛用于家电、汽车及建筑各方面的注塑制品板材和片材中。

Description

新型热塑性聚苯乙烯组合物
本发明涉及一种热塑性聚苯乙烯组合物，特别是涉及由苯乙烯·共轭二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯、高冲击聚苯乙烯、填料及添加剂经共混改性的热塑性聚苯乙烯组合物及其制备方法。
苯乙烯的均聚物和共聚物已广泛应用于各种领域中，它是一种通用型热塑性塑料。聚苯乙烯是一种透明性和刚性兼优、良好模压性的树脂，但其抗冲击性很差且脆易断裂，故限制了它的应用。众所周知，通常加入橡胶或热塑性弹性体来改进聚苯乙烯的抗冲击性，出现抗冲击聚苯乙烯HIPS，虽然其抗冲击性能改善，但仍然较低，低温性能亦差；或通过共聚合得到综合性能尚好的ABS树脂，但使用原料毒性较大，制造工艺技术复杂，成本较高，限制了使用范围。
英国专利(GB)138991公开了由聚苯乙烯PS、高冲聚苯乙烯HIPS及丁二烯苯乙烯嵌段共聚物组成的共混物，其缺口冲击强度虽然比高冲聚苯乙烯好，但仍低，而且丁二烯·苯乙烯嵌段共聚物的用量也很大，刚性较低。
日本特开昭47-34808公开了由聚苯乙烯、高冲聚苯乙烯及丁二烯·苯乙烯嵌段共聚物组成的成型片材，其中高抗冲聚苯乙烯中聚丁二烯橡胶含量为15％。
日本特开昭57-30747公开由聚苯乙烯、高冲聚苯乙烯和苯乙烯·丁二烯组成的共混物，其中聚丁二烯橡胶含量0.5～1.0％，冲击性能低，满足不了市场要求。
发明人经深入细致研究发现采用合适的原材料和配比，通过共混改性方法，得到综合性能优于高冲聚苯乙烯HIPS，能与ABS(丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物)相比美，在某些性能优于ABS。
本发明目的是提供一种含有以聚苯乙烯和高冲聚苯乙烯为基料，共轭二烯·苯乙烯或取代苯乙烯的热塑弹性体为改性剂，再配以填料和适宜添加剂的具有优良的加工性及力学性能的新型热塑性聚苯乙烯组合物。
本发明另一目的是通过共混改性制备可与ABS相比美的热塑性组合物的方法及各种制品。
本发明的聚苯乙烯组合物是以聚苯乙烯PS和高冲聚苯乙烯HIPS为基础树脂，苯乙燃·共轭二烯嵌段共聚物为改性剂，再配以适宜填料和添加剂，通过共混方法而得，所述聚苯乙烯组合物含5-40％(重量)聚苯乙烯，50-87％(重量)的高冲聚苯乙烯，2-15％(重量)苯乙烯·共轭二嵌段共聚物，5-30％(重量)无机填料，0.2-0.8％(重量)抗氧剂四(4-羟基-3.5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧剂1010)，润滑剂0.5-3.0％(重量)。
本发明组合物中所述聚苯乙烯为市售通用级聚苯乙烯，其在组合物中用量为5-40％。
本发明组合物中所述高冲聚苯乙烯可采用各种方法如本体聚合或乳聚-本体聚合所得，结构中聚丁二烯含量为6-8.0％(重量)，优选为6-7％(重量)。
所述苯乙烯·共轭二烯的嵌段共聚物是指苯乙烯与丁二烯或异戊二烯的三嵌段线型或星型共聚物，其通式为SBS或SIS及(SB)4或(SI)4，式中S代表聚苯乙烯嵌段，B代表聚丁二烯嵌段，I代表聚异戊二烯嵌段，其中苯乙烯的含量为30-40％(重量分数)，丁二烯或异戊二烯的含量为60-70％(重量)，嵌段共聚物总数均分子量为100000-150000克/摩尔，所述苯乙烯·共轭二烯的嵌段共聚物以苯乙烯·丁二烯的嵌段共聚物为佳。在组合物中用量一般为2-15％(重量)，优选为5-10％(重量)。
本发明组合物中所用无机填料选自轻质碳酸钙、滑石粉、硅灰石，尤以轻质碳酸钙为宜。其中轻质碳酸钙和滑石粉，既可单独使用也可配合使用，在配合共用时以1∶1的配比为宜。填料在组合物中的用量一般为5-30％(重量)，优选为5-20％(重量)。
所述添加剂是抗氧剂四(4-羟基-3.5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯在本申请中简称抗氧剂1010，其用量为0.2-0.8％(重量)，优选为0.3-0.7％；润滑剂为硬脂配钙或低分子聚乙烯。其量为0.5-3.0％(重量)。
本发明的一种实施方案可采用一步法或两步法来制得本发明的聚苯乙烯组合物，所述两步法是指将苯乙烯·共轭二烯嵌段共聚物，部分聚苯乙烯，高冲聚苯乙烯和添加剂在密炼机里先制成母粒，然后将母粒、剩余的聚苯乙烯和无机填料按上述给定的配方比例，计量后经高速混合加入双螺杆挤出造粒机里，经过混合、挤压造粒，即可得到本发明的聚苯乙烯组合物，所述一步法是指将苯乙烯·共轭二烯嵌段共聚物聚苯乙烯和高冲聚苯乙烯、无机填料及添加剂按上述给定的配方比例，计量后，经过高速混合，如入双螺杆挤压造粒机里，经过混合、挤压、冷却切粒，即可制得本发明的聚苯乙烯组合物，优选方案为一步法，一步法制备本发明聚苯乙烯组合物的示意流程图见图1。
由于本发明聚苯乙烯组合物选用合知的苯乙烯·共轭二烯嵌段共聚物及一定聚丁二烯橡胶含量的高冲聚苯乙烯，同时选用轻质碳酸钙，既提高了组合物成品制品的硬度、定伸强度和耐挠曲性，又可以弥补由于弹性体共聚物加入所引起性能的降低。所制备的本发明聚苯乙烯组合物是有优异抗冲击性能，较高的挠曲模量，高低温性能好，超过市售高冲聚苯乙烯，可与ABS相比美，成型容易、制造简单、加工方便、成本低，可代替ABS广泛用于家用电器、家用电器、汽车及建筑行业中的注塑制品，片材和板材，以及多种制品。
本发明用下列实施例来进一步证明本发明的组合物，但是并不限制本发明组合物的权利要求。
实施例1
将聚苯乙烯20份(重量)、高冲聚苯乙烯70份(重量)、苯乙烯·丁二烯嵌段共聚物10份(重量)、滑石粉15份(重量)，硬脂酸钙0.5份(重量)，抗氧剂1010 0.3份(重量)及低分子聚乙烯1份(重量)分别计量后在高速混合器里掺混，用双螺杆挤出机造粒机组，在170-210℃下掺合挤出造粒，制得热塑性聚苯乙烯组合物，其拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度及布氏硬度分别为26.5MPa、31％；117J/m及85。
实施例2
将聚苯乙烯40份(重量)，高冲聚苯乙烯50份(重量)、苯乙烯·丁二烯嵌段共聚物10份(重量)，滑石粉7.5份(重量)，轻质碳酸钙7.5份(重量)，硬脂酸钙0.5份(重量)，抗氧剂1010为0.3份(重量)分别汁量后在高速混合器里掺混，用双螺杆挤压造粒机组在170-210℃下掺合挤压造粒，制得热塑性聚苯乙烯组合物，其拉伸强度、缺口冲击强度、断裂伸长率及布低硬度分别为28.3MPa、108J/m、27％及90。
实施例3
将聚苯乙烯5份(重量)，高冲击聚苯乙烯87份(重量)，苯乙烯·丁二烯嵌段共聚物8份(重量)，滑石粉10份(重量)，硬脂酸钙0.4份(重量)，抗氧剂1010 0.4份(重量)及低分子聚乙烯1份(重量)，分别计量后在高速混合器里掺混，用双螺杆挤压造粒机组在170-230℃下掺合，挤压造粒制得热塑性聚苯乙烯组合物，其拉伸强度，断裂伸长率，缺口冲击强度及布氏硬度分别为32.1MPa,34％,125J/m及87。
在实施例中质量分析所用的分析方法采用国家标准(GB)及化工部标准(HG2)即拉伸强度和断裂伸长率按GB1040的规定进行；缺口冲击强度按GB1843的规定进行；布氏硬度按HG2-168的规定进行。几组比较实施例列于表1。
 表1典型的比较实施例
比较实施例    基本组成     主    要    性    能
 PS HIPS 改性剂 拉伸强度MPa，断裂伸长率％，缺口冲击强度J/m
比较例1  90    ′    10     29.4    51    14
比较例2  ′    100   ′     24.5    44    42
比较例3  50    25    20     ′      ′    78
实施例1  20    70    10     26.5    31    117
实施例2  40    50    10     28.3    27    108
实施例3  5     87    8     32.1    34    125
由表1可以看出本发明“新型热塑性聚苯乙烯组合物”的抗冲击性能优异，拉伸强度也较高。

Claims (6)

1．一种热塑性聚苯乙烯组合物，含有5-40％(重量)聚苯乙烯，50-87％(重量)高冲聚苯乙烯，2-15％(重量)苯乙烯·共轭二烯嵌段共聚物，5-30％(重量)无机填料，0.2-0.8％(重量)四(4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯，润滑剂0.5-3.0％(重量)，其中所述苯乙烯共轭二烯嵌段共聚物为苯乙烯与丁二烯或异戊二烯的三嵌段线型或星型共聚物，其通式为SBS或SIS及(SB)4或(SI)4，式中S代表聚苯乙烯嵌段，B代表聚丁二烯嵌段，I代表聚戊二烯嵌段，其中丁二烯或异戊二烯的含量60-70％(重量)。
2．根据权利要求1的热塑性聚苯乙烯组合物，其中所述高冲聚苯乙烯中聚丁二烯橡胶含量为6-8％(重量)。
3．根据权利要求1的热塑性聚苯乙烯组合物，其特征在于所述填料是指选自轻质碳酸钙、滑石粉、硅灰石，其中轻质碳酸钙和滑石粉既可单独使用亦可配合使用，在配合使用时其比例为1∶1。
4．根据权利要求1的热塑性聚苯乙烯组合物，其中润滑剂为低分子聚乙烯。
5．一种制备热塑性聚苯乙烯组合物的方法，将聚苯乙烯、高冲击聚苯乙烯、苯乙烯共轭二烯嵌段共聚物，无机填料及添加剂按权利要求1所给出比例计量经高速混合，加入双螺杆挤压造粒机组于170-230℃下掺混、挤出、冷却切粒得所述组合物。
6．根据权利要求1的热塑性聚苯乙烯组合物用于各种润塑制品、板材及片材中。
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