CN112852089A - 一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法；该低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物由端羟基聚苯乙烯与RAFT链转移剂反应形成聚苯乙烯大分子链转移剂，聚苯乙烯大分子链转移剂再引发烯丙基丙二酸二甲酯聚合，得到低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物；本发明通过在聚苯乙烯分子链上嵌段入聚烯丙基丙二酸二甲酯，使聚苯乙烯分子链柔性增强，且在形成聚苯乙烯材料时，聚烯丙基丙二酸二甲酯在聚苯乙烯材料的表面形成保护层，使聚苯乙烯材料的耐磨性能增强。

Description

一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法
技术领域
本发明属高分子材料领域，具体涉及一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法。
背景技术
聚苯乙烯塑料的应用较为广泛，可以被用于光学仪器、日用品等领域，可制作为托盘、肥皂盒、直尺等。聚苯乙烯塑料的脆性较大，在受到较大的压力时，聚苯乙烯塑料会发生断裂等现象。这些显著存在的缺陷，会影响着以聚苯乙烯为主要成分的塑料的使用空间，若可以显著地提高其抗断裂性能和弯曲强度，则会极大的增大聚苯乙烯塑料的应用范围。
在聚苯乙烯复合塑料中，添加一些常规的偶联剂、润滑剂及普通材料并不能显著的提高其抗断裂性能和弯曲强度，因此，仍需要我们继续探寻一些新的高分子材料，来提高聚苯乙烯复合塑料的相关性能；基于此，本发明提出了一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法，通过在聚苯乙烯分子链上嵌段入聚烯丙基丙二酸二甲酯，使聚苯乙烯分子链柔性增强，且在形成聚苯乙烯材料时，聚烯丙基丙二酸二甲酯在聚苯乙烯材料的表面形成保护层，使聚苯乙烯材料的耐磨性能增强。
本发明的目的在于提供一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物。
本发明的另一目在于是提供上述低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物，其结构式如下式(I)所示：
Figure BDA0002896807140000021
式中n的取值为50～100，m的取值为10～20。
上述低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的反应流程及制备方法如下：
Figure BDA0002896807140000022
1.以四氢呋喃为溶剂，2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2进行酰氯化反应，再以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、再与端羟基聚苯乙烯进行酯化反应，得到聚苯乙烯大分子链转移剂。
其中，所述端羟基聚苯乙烯、2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2的摩尔比为1:10:15。
2.以甲苯/DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、聚苯乙烯大分子链转移剂为链转移剂、耐磨剂为单体，在70～80℃油浴氮气保护下反应1～3h，提纯，即可得到低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物。
其中，所述耐磨剂具有如下所示结构：
Figure BDA0002896807140000031
其中，所述偶氮二异丁腈与聚苯乙烯大分子链转移剂、耐磨剂的摩尔比为1:10:1000。
其中，所述耐磨剂的摩尔浓度为1mol/L。
其中，所述甲苯/DMF的体积比为10:1。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供了一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物，通过在聚苯乙烯分子链上嵌段耐磨剂，使聚苯乙烯分子具有低摩擦性能。
(2)本发明提供了一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物，克服由于耐磨剂分子与聚苯乙烯基材之间仅仅通过物理的混合作用，不存在化学键合作用，耐磨剂分子与聚苯乙烯基材之间结合作用力弱，耐磨剂成分的流失问题，影响制品的长期耐磨性能，以及耐磨剂分散的均匀性也不易保证的问题。
附图说明
图1为低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的核磁氢谱图。
图2为低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
将2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸(4.0mmol)和20ml无水四氢呋喃THF加入反应器中，待反应温度升到70℃后，缓慢滴加SOCl2(6.0mmol)，滴加完毕反应2h，结束反应后，减压蒸馏除去SOCl2和THF，得到2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酰氯。
将端羟基聚苯乙烯(40mmol)加入到50ml Schlenk瓶中，抽充氮气三次后，N2保护下，一次性注射器加入30ml无水甲苯，升温至70℃，待异氰脲酸(丙烯酰氧乙基)酯完全溶解后注射入1ml吡啶，搅拌30min后，滴加上述溶于甲苯的2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酰氯，升温至80℃继续反应2.5h，产物冷却到室温，经甲苯/甲醇不断溶解/沉淀循环两次后，真空45℃下烘干至恒重，得到聚苯乙烯大分子链转移剂。
实施例2
称取聚苯乙烯大分子链转移剂(0.1mmol)、偶氮二异丁腈(0.01mmol)、耐磨剂(10.0mmol)加入25ml Schlenk瓶中，抽充氮气3次后，N2保护下，加入10mL甲苯/DMF(v/v＝10:1)，将反应器温度升高至70℃，反应2h，将产物放入液氮中猝冷使反应停止，将产物滴加入甲醇/水中沉淀出来，然后再甲苯溶解产物，不断溶解沉淀3次，过滤，并用甲醇洗涤，真空45℃下烘干至恒重，得低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物。
实施例3
100份低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物粉料中加入0.05份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.05份亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯，0.1份高纯度硬脂酸钙，0.5份成核剂，0.1份过氧化二异丙苯，经230℃，转速100Hz双螺杆造粒机造粒，即得低摩擦聚苯乙烯材料。
实施例4
80份低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物粉料中加入0.05份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.05份亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯，0.1份高纯度硬脂酸钙，0.5份成核剂，0.1份过氧化二异丙苯，经230℃，转速100Hz双螺杆造粒机造粒，即得低摩擦聚苯乙烯材料。
实施例5
60份低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物粉料中加入0.05份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.05份亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯，0.1份高纯度硬脂酸钙，0.5份成核剂，0.1份过氧化二异丙苯，经230℃，转速100Hz双螺杆造粒机造粒，即得低摩擦聚苯乙烯材料。
对比例1
100份低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物粉料中加入0.05份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.05份亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯，0.1份高纯度硬脂酸钙，0.5份成核剂，0.1份过氧化二异丙苯，经230℃，转速100Hz双螺杆造粒机造粒，即得低摩擦聚苯乙烯材料。
对比例2
80份低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物粉料中加入0.05份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.05份亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯，0.1份高纯度硬脂酸钙，0.5份成核剂，0.1份过氧化二异丙苯，经230℃，转速100Hz双螺杆造粒机造粒，即得低摩擦聚苯乙烯材料。
对比例3
60份低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物粉料中加入0.05份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.05份亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯，0.1份高纯度硬脂酸钙，0.5份成核剂，0.1份过氧化二异丙苯，经230℃，转速100Hz双螺杆造粒机造粒，即得低摩擦聚苯乙烯材料。
耐磨损性能测试：注射成型尺寸150×100×3.2mm的样板，参照测试方法SAEJ948：2003，测试条件：磨轮：CS-10,负载：500g/轮，总共250转，鉴别测试后材料的磨损和表面发白情况。
拉伸强度按标准HG/T 2580-2008测定。
弯曲强度按标准GB/T 12585-2001测定；简支梁冲击强度测试。
按ISO179标准进行，试样尺寸为80*6*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一。
表1为低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的耐磨性能。
Figure BDA0002896807140000061
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物，其特征在于，低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物具有式(I)所示结构：
Figure FDA0002896807130000011
式中n的取值为50～100，m的取值为10～20。
2.根据权利要求1所述的低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以四氢呋喃为溶剂，2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2进行酰氯化反应，再以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、再与端羟基聚苯乙烯进行酯化反应，得到聚苯乙烯大分子链转移剂；
(2)以甲苯/DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、聚苯乙烯大分子链转移剂为链转移剂、耐磨剂为单体，在70～80℃油浴氮气保护下反应1～3h，提纯，即可得到低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物。
3.根据权利要求2所述的低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述端羟基聚苯乙烯、2-(乙巯基硫代甲酰硫基)-2-甲基丙酸与SOCl2的摩尔比为1:10:15。
4.根据权利要求2所述的低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述耐磨剂具有如下所示结构：
Figure FDA0002896807130000012
。
5.根据权利要求2所述的低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述偶氮二异丁腈与聚苯乙烯大分子链转移剂、耐磨剂的摩尔比为1:10:1000。
6.根据权利要求2所述的低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，在步骤(2)中，所述耐磨剂的摩尔浓度为1mol/L。
7.根据权利要求2所述的低摩擦聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述甲苯/DMF的体积比为10:1。
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