间规聚苯乙烯/聚酯/粘土纳米混杂材料制造技术

本发明专利技术涉及一种间规聚苯乙烯／聚酯／粘土纳米混杂材料，主要解决以往技术中存在间规聚苯乙烯脆性大，冲击强度低，间规聚苯乙烯复合材料的综合性能差的问题。本发明专利技术通过采用在间规聚苯乙烯／聚酯材料中添加磺化间规聚苯乙烯盐和聚酯／粘土纳米混杂材料的技术方案，较好地解决了该问题。得到的纳米混杂材料具有冲击强度高，强度高、耐热性高的特点，可用于间规聚苯乙烯／聚酯纳米复合材料的工业生产中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及间规聚苯乙烯/聚酯/粘土纳米混杂材料。
技术介绍
间规聚苯乙烯是一种新型的工程塑料，它和通用聚苯乙烯不同，具有以下优点(1)熔点高，为270℃；(2)结晶度高，结晶温度可以控制在一个较宽的范围，适合常规的塑料加工成型方法；(3)耐热、耐化学性能优良。因而具有极好的发展前景，潜在市场非常广阔。间规聚苯乙烯的缺陷是脆性大，因而限制了它的应用范围。必须对其进行改性，以适应结构材料的应用。改进后的间规聚苯乙烯的特征性能是密度低、韧性好、电性能好，可和其它工程塑料竞争。几乎所有PET、PBT、PA、PPS等工程塑料应用的场合，都可以使用间规聚苯乙烯。在电器、电子方面，可以用于高频装置、卫星天线、电话、集成电路、印刷线路板、微波炉具等。在汽车部件方面，可以做保险杆、油箱、耐高温马达部件等。在包装材料方面，可以制耐热、耐油、耐蒸汽容器、食品包装膜等。另外，还可以制高光泽绝缘膜、磁记录体，照相机壳、纤维制品及工业膜等。间规聚苯乙烯的改性研究主要集中在增强和共混改性两方面。前者通常是用玻璃纤维增强(EP508303，EP591823，US5200454，JP10017740)。但由于间规聚苯乙烯是一种非极性高聚物，所以极性玻璃纤维和间规聚苯乙烯的界面粘结差，其界面往往成为力学性能最薄弱的环节。因此纯粹采用玻璃纤维填充的方法对间规聚苯乙烯综合性能特别是冲击性能的提高不是很明显，而且加工困难。后者主要是将间规聚苯乙烯分别与弹性体(如SEBS，SIS，SBS等)(US5391603，JP08319386，JP09052959)、聚苯醚(PPO)(EP587098，EP546497，JP08157668)、通用工程塑料(如聚酰胺，聚酯等)(中国专利技术专利，申请号01105846.3，01105845.5，01105844.7)共混以进一步提高间规聚苯乙烯的冲击性能。其中间规聚苯乙烯和聚苯醚(PPO)共混，由于二者之间相容性较好，因而共混物的综合性能好。但由于聚苯醚产量低、价格高而使共混物应用受到限制。采用磺化间规聚苯乙烯为增容剂，将间规聚苯乙烯和通用工程塑料如聚酰胺进行熔融共混，得到的复合材料具有冲击强度高，且弯曲强度和拉伸强度均较好的特点，是间规聚苯乙烯改性的有效方法之一。不过材料的强度和耐热性仍还有进一步提高的必要。采用弹性体(SEBS，SIS，SBS等)和间规聚苯乙烯共混的确能显著提高间规聚苯乙烯的抗冲击性能。但其不利点也较突出，一是要采用间规聚苯乙烯和弹性体的接枝共聚物作为增容剂，其中间规聚苯乙烯和弹性体的接枝共聚物的制备通常是先将间规聚苯乙烯接枝马来酸酐，再通过其它化学反应而得到接枝共聚物。为了使间规聚苯乙烯接枝马来酸酐，必须在苯乙烯间规聚合时加入少量的α-甲基苯乙烯进行共聚。这将会使聚合工艺变得复杂，同时还会对聚合产物的立构规整性及性能产生不利影响。工业应用不合宜。二是共混物的综合性能如耐热性、强度及模量下降较多。为此，文献(JP06116454，JP06345923，JP07048488)等报道了在间规聚苯乙烯/弹性体共混体系中添加无机填料(如玻纤等)来增强，以补偿因弹性体引入而使材料损失的强度和耐热性能。但由于无机填料和聚合物基体界面之间粘结差，同时填料在聚合物基体中没有达到纳米分散水平，因而增强幅度有限。如能实现无机填料在含间规聚苯乙烯的多组分聚合物基体中的分散达到纳米尺度，就有可能将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性和多组分聚合物的韧性、加工性及介电性能完美结合起来，获得性能优异的间规聚苯乙烯基纳米复合材料。采用插层复合-共混相结合的方法有望达到这一目标。目前，插层复合方法(包括插层聚合法和聚合物插层法)已成为有机—无机纳米复合材料(也称为有机—无机纳米混杂材料)制备中的重要方法，其制备过程是将聚合物大分子链插入到具有层状结构的硅酸盐粘土的夹层间，形成二维有序纳米复合材料；此外，聚合物大分子链插层在某些情况下可促进粘土硅酸盐片层的剥离，在聚合物基体中形成纳米量级的有机—无机复合材料。与常规的聚合物—无机填料复合材料相比，有机—无机纳米复合材料由于聚合物和无机物之间界面面积非常大，且二者界面之间存在较强相互作用力，因此可充分发挥无机材料的优异力学性能和高耐热性。在粘土用量很少时就具有很强的增强效果，通常含有5％左右粘土的纳米复合材料与常规含有约30％玻纤或矿物增强复合材料的刚性、强度、耐热性相当。因而纳米复合材料具有质量轻、高强度、高模量、高耐热性及良好的尺寸稳定性和很好的气体阻透性；有些纳米复合材料还具有很高的自熄性、很低的热释放速率和较高的抑烟性，是理想的阻燃材料。目前采用插层复合方法制备出的有机—无机复合材料主要有环氧树脂/粘土纳米复合材料，尼龙6/粘土纳米复合材料，无规聚苯乙烯/粘土纳米复合材料，聚对苯二甲酸乙二醇酯/蒙脱土纳米复合材料等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服以往技术中存在间规聚苯乙烯共混复合材料脆性大，冲击强度低以及聚合物基体和无机填料界面作用弱而导致的复合材料综合性能不理想的问题，提供一种新的间规聚苯乙烯/聚酯/粘土纳米混杂材料。该混杂材料具有冲击强度高，强度高和耐热性高的特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种间规聚苯乙烯/聚酯/粘土纳米混杂材料，以重量份数计包括以下组份a)间规聚苯乙烯1～99份；b)磺化间规聚苯乙烯盐1～50份；c)聚酯树脂1～50份；d)聚酯/粘土纳米复合物1～50份；e)选自抗氧剂、阻燃剂、成核剂或冲击改性剂及其混合物的助剂1～50份；其中混杂材料中粘土分散相粒径为5～90纳米。上述技术方案中，以重量份数计间规聚苯乙烯量的优选范围为50～85份，间规聚苯乙烯的重均分子量为20～70万，间规度为大于96％。所用磺化间规聚苯乙烯盐的磺化度以摩尔百分比计为1～20％，以重量份数计磺化间规聚苯乙烯盐的量的优选范围为1～20份。聚酯选自对苯二甲酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸-二酚基丙烷酯或液晶聚酯中的至少一种，其优选方案为聚对苯二甲酸乙二醇酯，以重量份数计聚酯树脂量优选范围为5～40份。聚酯/粘土纳米复合物选自采用插层复合方法制备出的插层型或剥离型聚对苯二甲酸乙二醇酯/粘土纳米复合物，以重量份数计，聚对苯二甲酸乙二醇酯/粘土纳米复合物用量优选范围为3～40份，所用的粘土选自具有层状结构的人工合成的硅酸盐化合物或天然硅酸盐粘土，包括蒙脱土、滑石、沸石、蛭石、海泡石、合成云母、锂蒙脱土、白泥、具有层状结构的磷酸盐类、石墨、金属氧化物或/和二硫化物，优选方案为蒙脱土，蒙脱土的阳离子交换容量为40～140毫摩尔/100克。蒙脱土优选方案为有机蒙脱土，是蒙脱土经有机处理剂处理后所得的产物。以重量百分数计有机蒙脱土用量为混杂材料重量用量的1～20％。有机处理剂选自具有如下结构式的化合物CH3(CH2)nNR3X和/或HOOC(CH2)n-1NH2，其中R为H或CH3；X为Cl、Br或I；n＝4～60，优选方案为十一氨基酸或十二氨基酸。助剂包括抗氧剂、阻燃剂、成核剂或冲击改性剂，其中抗氧剂选自抗氧剂1010、PEP36、Mark Ao-30或BHT；成核剂选自苯甲酸钠或叔丁基苯甲酸铝；冲击改性剂选自丁苯橡胶、苯乙烯和丁二烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间规聚苯乙烯／聚酯／粘土纳米混杂材料，以重量份数计包括以下组份： ａ）间规聚苯乙烯１～９９份； ｂ）磺化间规聚苯乙烯盐１～５０份； ｃ）聚酯树脂１～５０份； ｄ）聚酯／粘土纳米复合物１～５０份； ｅ）选自抗氧剂、阻燃剂、成核剂或冲击改性剂及其混合物的助剂１～５０份； 其中混杂材料中粘土分散相粒径为５～９０纳米。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林尚安，沈志刚，张惠明，王进，祝方明，周文乐，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]