一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料及其制备方法。其组分的质量百分比为：即将苯乙烯、引发剂、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯和二胺类扩链剂等；其制备步骤包括：混合苯乙烯‑聚烯烃型聚氨酯胶液；加入剩余苯乙烯单体；加入双官能团引发剂；预聚反应；终聚反应；脱挥；回收脱挥的苯乙烯单体。本发明专利技术通过引发剂使聚乙烯与聚烯烃的双键进行部分交联，形成类似塑料合金的共混材料，具有良好的冲击性能，特别是具有很高的缺口冲击强度，而且本发明专利技术的方法能对未反应的苯乙烯进行冷凝回收，工艺简单，成本低，所得的抗冲击性的聚苯乙烯共混材料产品具有优异的物理机械性能和良好的加工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料及其制备方法
专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯乙烯（PS），是最早工业化的合成树脂之一。它具有良好的透明性、尺寸稳定性、加工流动性等，被广泛应用于工程、汽车工业、家用电器等领域的应用越来越广泛，并受到广大使用者的极大关注。但由于其质硬而脆，机械强度不高，从而使其应用领域受到一定的限制，只能用于低档次产品中。为此，从上世纪首次实现工业化生产至今，聚苯乙烯经历了多次的发展，比如苯乙烯和极性单体如丙烯腈、异丁烯酸酯或顺丁二烯酸酯的共聚，采用不同的橡胶或苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物改善其抗冲击性，以及和其它聚合物如聚丙烯基醚或聚烯烃共混。然而，聚苯乙烯和一般聚合物之间的相容差，如果简单进行物理共混，不但起不到较好的增韧作用，反而会破坏聚苯乙烯自身刚性、良好尺寸稳定性等优点。因此，如何在改善聚苯乙烯脆性的同时，保持或不严重降低聚苯乙烯良好的尺寸稳定性是聚苯乙烯共混材料的研究重点。近年来，聚氨酯改性其它高分子材料研究因其潜在的优异理化性能而被受人们关注，成为当前研究热点之一。聚氨酯（PU）是指分子结构中含有氨基甲酸酯基团的聚合物，也是一类产品形态多样的多用途合成树脂。聚氨酯分子链的结构可分为软、硬两段，软段提供优越的柔韧性，硬段则赋予其较高的强度，因此可通过改变软、硬段的种类或配比来调节聚氨酯的力学性能，用这种聚氨酯来增韧聚苯乙烯既可改善其脆性，又不严重损失尺寸稳定性。如文献Insitucompatibilityofpolystyreneandpolyurethaneblendsbysuingpoly(styrene-co-maleicanhydride)asreactivecompatibilizer.J.Appl.Polym.Sci.,82(10):2514-2524(2003)中公开了一种用聚氨酯改性聚苯乙烯的方法，发现利用聚苯乙烯/聚氨酯弹性体的混合体系中加入顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物进行共混，制备出抗冲击强度是纯聚苯乙烯3倍的聚合物共混材料材料。虽然这种聚氨酯能较大的幅度地改善聚苯乙烯的脆性，但是通过扫描电子显微镜观察发现聚氨酯和聚苯乙烯之间的相容性不好，材料受力时会因聚苯乙烯和聚氨酯之间界面粘结强度不好而发生过早断裂；文献聚氨酯/聚苯乙烯互穿网络膜的实验研究.山东化工,(2):4-7(2002)公开了一种利用PS-马来酸（MA）作为增溶剂制备出冲击强度高于PS的共混材料材料。然而，目前采用聚氨酯共混改性聚苯乙烯的研究，由于它们间的容性差，相界面间结合能较低，得到的绝大部分是两相结构体系，在一定条件下容易发生相分离，从而造成共混材料理化性质不能充分体现，形貌稳定性差，其冲击性能增加甚微，有时甚至比未改性的聚苯乙烯还低。因此，如何有效地利用聚氨酯增韧改性聚苯乙烯树脂，制备出具有分子级分散相筹尺度的聚苯乙烯共混材料材料，使其已有的和潜在的优异性能充分体现出来，这方面的专利公开不多。为实现这一目标，本专利提出聚烯烃多元醇、二异腈酸酯、苯乙烯和引发剂等为主要成分，采用苯乙烯的本体聚合和聚烯烃类聚氨酯的逐步聚合原位法合成苯乙烯共混材料树脂，通过调控聚苯乙烯单体的本体聚合和聚氨酯聚合的反应参数，制备出聚合物之间具有分子级物理相互缠结和部分化学交联且抗冲性能强的聚苯乙烯共混材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料；本专利技术的另一个目的是，提供所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料的制备方法，采用本体聚合-逐步聚合原位法合成聚苯乙烯共混材料，所制备的产品具有优异的物理机械性能和良好的加工性能。本专利技术的创造的构思：在聚烯烃型聚氨酯预聚体的分子结构上含有双键，苯乙烯含有双键，在引发剂作用下发生聚合反应，从而形成聚苯乙烯-聚氨酯分子间相互物理缠绕且部分交联的复合材料。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料主要由苯乙烯单体、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯和扩链剂主要成分构成的聚合物各分子相互缠绕的共混体。本专利技术制备所需的原料组分以及质量份含量为：苯乙烯单体：70~95份；引发剂：0.1~1份；聚烯烃多元醇：5~30份；二异氰酸酯：5~20份；二胺类扩链剂：1~6份。上述的苯乙烯为工业级苯乙烯。上述引发剂选用过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯。上述的聚烯烃多元醇可选用端羟基聚丁二烯（HTPB）、端羟基聚丁二烯-丙烯腈（HTBN）、端羟基聚异戊二烯（HTPI），可参考最终产品的要求进行调整。上述的二异氰酸酯选用芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯。常见的芳香族二异氰酸酯有：4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等，常见的脂肪族二异氰酸酯，比如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）等，可参考最终产品的需求进行调整。上述的扩链剂选用二甲硫基二胺（DMTDA）和/或二乙基甲苯二胺（DETDA）。进一步的，聚烯烃型聚氨酯弹性体制备过程中为了避免水分引起副反应的发生，原料需要预先除水处理，如聚烯烃多元醇预先在100~120℃、130~1330Pa下脱水、脱水时间取决于其质量、水分含量以及容器的大小与形状，一般脱水1~2h。本专利技术的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料的制备方法，包括以下步骤：（1）混合苯乙烯-聚烯烃型聚氨酯胶液将聚烯烃型多元醇、二异氰酸酯加入到已除去阻聚剂的工业级苯乙烯中，通过氮气保护，搅拌速率设置为100~150rpm，升温至70~75℃，反应1~2h后，加入胺类扩链剂继续反应10~15min，合成苯乙烯-聚烯烃型聚氨酯胶液；（2）在步骤（1）的混合物中加入苯乙烯单体在步骤（1）中的苯乙烯-聚烯烃型聚氨酯胶液混合物中加入剩余的苯乙烯单体，继续搅拌，溶解30~40min，得到均一的混合体系；（3）在步骤（2）中的混合物中加入双官能团引发剂在步骤（2）的苯乙烯-聚烯烃型聚氨酯胶液、苯乙烯单体混合物中加入引发剂过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯；（4）预聚反应将步骤（3）的混合体系中进行预聚反应：在氮气保护下，预聚反应温度为100~110℃，搅拌速率100~150rpm，预聚反应持续1.5~2.0h，获得预聚产物；（5）终聚反应将步骤（4）的预聚反应产物进行终聚反应：在氮气保护下，终聚反应温度为140~150℃，转速为50rpm，终聚反应持续1.5~2h，获得终聚反应产物；（6）脱挥将步骤（5）的终聚反应产物在70~80℃真空条件下进行脱挥4~5h，获得目标产物；（7）回收脱挥的苯乙烯单体在真空烘箱与真空泵之间加入回流冷凝装置，未反应的苯乙烯在烘箱中以气体形式脱除出来，在冷凝装置中遇冷变为液体回收。上述方案中，在步骤（6）脱挥进行之前，在终聚反应产物中加入微量阻聚剂和抗氧化剂，防止终聚反应产物在脱挥过程中进一步反应或被氧化。本专利技术的有益效果为：与现有技术相比，本专利技术具有以下突出特点及显著优势：本专利技术具有制备简单、聚合物之间达到分子级别的共混，共混过程中无需相容剂，采用引发剂使聚乙烯与聚烯烃的双键进行部分交联，形成类似塑料合金的共混材料，解决了聚苯乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，由苯乙烯单体、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯和扩链剂主要成分构成的聚合物各分子相互缠绕的共混体。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，由苯乙烯单体、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯和扩链剂主要成分构成的聚合物各分子相互缠绕的共混体。2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，组分以及质量份含量为：苯乙烯单体：70~95份；引发剂：0.1~1份；聚烯烃多元醇：5~30份；二异氰酸酯：5~20份；二胺类扩链剂：1~6份。3.根据权利要求1或2所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，所述的苯乙烯为工业级苯乙烯。4.根据权利要求2所述的聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，所述引发剂选用过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯。5.根据权利要求1或2所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，所述的聚烯烃多元醇选用端羟基聚丁二烯（HTPB）、端羟基聚丁二烯-丙烯腈（HTBN）、端羟基聚异戊二烯（HTPI）中的一种或多种。6.根据权利要求1或2所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，所述的二异氰酸酯选用芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯。7.根据权利要求1或2所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，所述的扩链剂选用二甲硫基二胺（DMTDA）和/或二乙基甲苯二胺（DETDA）。8.根据权利要求1或2所述的一种聚烯烃型聚氨酯弹性体增韧聚苯乙烯共混材料，其特征在于，聚烯烃型聚氨酯弹性体制备过程中为了避免水分引起副反应的发生，原料需要预先除水处理，如聚烯烃多元醇预先在100~120℃、130~1330Pa下脱水、脱水时间取决于其质量、水分含量以及容器的大小与形状，一般脱水1~2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐井水，黄伟汕，张朝益，
申请(专利权)人：汕头市广油美联新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44