一种聚丙烯/聚苯乙烯合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯/聚苯乙烯合金及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯和聚苯乙烯为广泛应用的高分子材料，其均有各自的性能优点和应用领 域。其中，聚丙烯具有价格低、密度小、无毒、耐化学腐蚀和力学性能优良等特点，但其存在 成型收缩率大，易缩水变形的特点，从而限制了其应用范围。而聚苯乙烯的收缩率小，刚性 大，但其本身较脆，冲击强度低，易出现应力开裂。因此，希望能通过将上述两种聚合物共 混，得到兼具两者共同优点的高性能聚丙烯/聚苯乙烯合金。
[0003] 然而，聚丙烯和聚苯乙烯是完全不相容的两种聚合物，要制备聚丙烯/聚苯乙烯 合金，首先要解决的是两者的相容性问题。目前主要是通过在两种聚合物中添加第三组份 (嵌段共聚物、改性填料）来改善两者的相容性。比如公开号为CN103497421A的专利申请 公开了一种聚丙烯-聚苯乙烯合金材料的制备方法，其采用外加复配相容剂来改善聚丙烯 和聚苯乙烯的相容性。但这种方法所加的相容剂很难均匀分散在聚合物中，易产生团聚，从 而影响到制品的综合性能。而公开号为CN102492096A的专利申请则公开了另外一种聚丙 烯-聚苯乙烯树脂的制备方法，其采用预辐照法在聚丙烯分子链上产生过氧化物，再利用 悬浮法将苯乙烯聚合到聚丙烯大分子链上。但此方法存在工艺过程复杂，副反应较多等问 题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种在反应过程中原位改善聚丙烯/聚苯 乙烯共混物相容性及制备性能优异的聚丙烯/聚苯乙烯合金的制备方法，以解决现有技术 的不足。
[0005] 本发明提供一种聚丙烯/聚苯乙烯合金的制备方法，其包括如下步骤：
[0006] a称取聚丙烯50~90重量份，聚苯乙烯10~50重量份，带有多官能团的丙烯酸 酯单体1~5重量份，抗氧剂0. 1~0. 5重量份，引发剂0. 01~0. 5重量份；
[0007] b将所述带有多官能团的丙烯酸酯单体、抗氧剂、引发剂加入有机溶剂中预混和得 到预混溶液，再将预混溶液与聚丙烯和聚苯乙烯混合得到混合物；
[0008] c将所述混合物加入一螺杆挤出机内，并在螺杆挤出机的螺杆的1/5~1/3处通入 超临界态的二氧化碳，熔融挤出得到聚丙烯/聚苯乙烯合金。
[0009] 步骤b中所述有机溶剂为乙醇、丙酮、氯仿中的至少一种，所述引发剂与所述有机 溶剂的重量比为1 :30~1 :180。
[0010] 步骤c中，螺杆的前半区的温度为185°C~210°C，螺杆的后半区的温度为150°C~ 185。。。
[0011] 步骤c中所述超临界态的二氧化碳的质量占所述混合物的总质量的4%~15%， 所述超临界态的二氧化碳的注入压力为8MPa~18MPa。
[0012] 步骤c中在螺杆挤出机的螺杆的1/4处通入超临界态的二氧化碳。
[0013] 所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者以任意比例混合的共混物，所述聚 丙烯的熔融指数为〇. lg/l〇min~50g/10min(测试条件为2. 16Kg/190°C)。
[0014] 所述聚苯乙稀的恪融指数为0. 5g/10min~20g/10min(测试条件为 5. 0Kg/200°C )〇
[0015] 所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸 双（4-叔丁基己酸）、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化氢异丙苯、过氧化二碳酸双2-乙基乙酸酯 中的至少一种。
[0016] 所述抗氧剂为1，6-己二醇二丙烯酸酯、四[0-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙 酸]季戊四醇酯、N，N'_双-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺、硫代二乙 撑双[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]、0 - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸 十八碳醇酯、三[2,4_二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种，所述带有多官能团的丙烯酸 酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯中的至 少一种。
[0017] 本发明还提供一种上述制备方法得到的聚丙烯/聚苯乙烯合金，所述聚丙烯/聚 苯乙稀合金的分散相尺寸为0. 1 y m~3 y m，界面张力为0. 5mN/m~4mN/m。
[0018] 相较于现有技术，本方法不需要额外添加相容剂，而是通过反应挤出法生成聚丙 烯接枝聚苯乙烯，从而原位改善聚丙烯和聚苯乙烯的相容性，获得性能优良的聚丙烯/聚 苯乙烯合金。此外，通过在所述螺杆的1/5~1/3处通入超临界态的二氧化碳，使反应温度 大幅降低，有效抑制了反应过程中聚合物的降解，大大提高了聚丙烯和聚苯乙烯的接枝能 力，从而显著改善了聚丙烯和聚苯乙烯的相容性。具体的，在反应过程中，超临界态的二氧 化碳增大了聚丙烯熔体和聚苯乙烯熔体的自由体积，有效减弱了聚丙烯大分子自由基和聚 苯乙烯大分子自由基的笼蔽效应，增加了两者的反应几率，从而提高了接枝率；同时，超临 界态的二氧化碳具备液体的密度以及气体的扩散系数，可作为反应单元的载体，也可增大 聚丙烯大分子自由基和聚苯乙烯大分子自由基反应的几率；此外，超临界态的二氧化碳降 低了聚合物熔体的黏度，从而降低了反应温度，有效地抑制了聚合物的降解，从而得到降解 率低、相容性好且性能优良的聚丙烯/聚苯乙烯合金。该方法工艺简单、能耗低，所得聚丙 烯/聚苯乙烯合金在加工性能以及力学性能等方面均表现出了优良特性。本发明还提供一 种用该制备方法所制备的聚丙烯/聚苯乙烯合金。
【具体实施方式】
[0019] 下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本 发明保护的范围。
[0020] 本发明提供了一种聚丙烯/聚苯乙烯合金的制备方法，其包括如下步骤：
[0021] a称取聚丙烯50~90重量份，聚苯乙烯10~50重量份，带有多官能团的丙烯酸 酯单体1~5重量份，抗氧剂0. 1~0. 5重量份，引发剂0. 01~0. 5重量份；
[0022] b将所述带有多官能团的丙烯酸酯单体、抗氧剂、引发剂加入有机溶剂中预混和得 到预混溶液，再将预混溶液与聚丙烯和聚苯乙烯混合得到混合物；
[0023] c将所述混合物加入一螺杆挤出机内，并在螺杆挤出机的螺杆的1/5~1/3处通入 超临界态的二氧化碳，熔融挤出得到聚丙烯/聚苯乙烯合金。
[0024] 在步骤a中，所述聚丙烯可为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者以任意比例混合的 共混物，所述聚丙烯的熔融指数为〇. lg/l〇min~50g/10min(测试条件为2. 16Kg/190°C)。 所述聚苯乙烯的熔融指数为〇. 5g/10min~20g/10min(测试条件为5. 0Kg/200°C )。所述 引发剂可为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸双（4-叔丁 基己酸）、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化氢异丙苯、过氧化二碳酸双2-乙基乙酸酯中的至少一 种。所述抗氧剂可为1，6_己二醇二丙烯酸酯、四[0-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙 酸]季戊四醇酯、N，N'_双-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺、硫代二乙 撑双[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]、0 - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸 十八碳醇酯、三[2,4_二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。所述带有多官能团的丙烯 酸酯单体可为季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，4_丁二醇二丙烯酸酯中 的至少一种。
[0025] 在步骤b中，可通过高速混合机将预混溶液与聚丙烯和聚苯乙烯混合得到混合 物。所述有机溶剂为乙醇、丙酮、氯仿中的至少一种，所述引发剂与所述有机溶剂的重量比 为 1 :30 ~1 :180。
[0026] 步骤c中，可将所述混合物以lkg/h~10kg/h的速度从进料口加入螺杆挤出机 内。所述超临界态的二氧化碳的质量占所述混合物的总质量的4%~15%。所述超临界 态的二氧化碳的注入压力为8MPa~18MPa。所述螺杆挤出机的螺杆的前半区的温度为 185°C~210°C，螺杆的后半区的温度为150°C~1