高光泽高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高光泽高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法。本发明专利技术的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料含有两种不同尺寸和形态的聚丁二烯橡胶，分别为粒径为0.8μm～1.0μm的胶囊颗粒和粒径为1.2μm～4.4μm的微孔颗粒，聚丁二烯橡胶的体积平均粒径为1.6μm～2.2μm，胶囊颗粒和微孔颗粒的体积比在1:13～1:17之间，聚丁二烯橡胶占聚丁二烯橡胶和聚苯乙烯总重的6％～12.5％。本发明专利技术的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料通过本体连续法制备，具有良好的光泽度和冲击性能，可以满足刚度、延展性以及尺寸稳定性等应用所需的关键要求。

High gloss and impact polystyrene material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
高光泽高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法
本专利技术属于聚合物材料领域，具体涉及一种高光泽高抗冲聚苯乙烯材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯乙烯(polystyrene，PS)是一种应用广泛性仅次于聚烯烃和PVC的热塑性材料。由于其独特的性能，苯乙烯聚合物被列在商用和特殊用途聚合物之间。苯乙烯系树脂发展初期，只生产通用聚苯乙烯(generalpurposepolystyrene，GPPS)，其质硬而脆、机械强度不高、耐热性较差且易燃。为此，人们进行了大量的改进工作。由此，一个庞大的苯乙烯系树脂体系应运而生，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、高抗冲聚苯乙烯(highimpactpolystyrene，HIPS)、苯乙烯-马来酸酐嵌段共聚物(SMA)等，其中以HIPS应用最为广泛，HIPS是由分散相橡胶和连续相(或基体)聚苯乙烯组成的两相体系，为白色不透明的热塑性树脂，在保留了GPPS的刚性、加工性能和着色性等优点外，橡胶的引入使其冲击强度大幅度上升。随着人们生活水平的提高，高光泽的家电产品越来越受到人们的欢迎，特别是在平板电视机、电话、冰箱、计算机等领域，高光泽的外壳已成为市场的主流产品。HIPS虽然具有较高的冲击强度，但橡胶的引入会导致产品光泽度的降低。常规的HIPS树脂中，橡胶粒子的粒径一般在1～3μm，而橡胶粒径的大小是决定材料光泽度的主要因素。HIPS树脂的光泽可以通过减小橡胶粒径尺寸的方式获得，但小粒径橡胶粒子的比例提高又会导致HIPS树脂抗冲性能的损失。所以，既要兼顾HIPS树脂的韧性，又要使HIPS树脂具有较高的光泽度，一直是高光泽HIPS树脂开发的技术难点。在国内外的文献上提到过高光泽高抗冲聚苯乙烯的生产方法。US5334658A公开了一种双峰HIPS树脂组合物，该树脂组合物包含有质量分数75～97％的聚苯乙烯和质量分数3～25％的弹性(共)聚合物颗粒，该组合物通过将熔体在挤出机中掺混制备。US5428106A公开了一种HIPS组合物，它包括质量分数55～90％的聚苯乙烯和质量分数10～45％的接枝和包藏的二烯基橡胶颗粒，且该申请的实施例公开了在连续线性的三个搅拌管式反应器体系中制备该树脂的方法。CN101613440A公开了一种高抗冲高光泽双峰聚苯乙烯的制备方法，该聚苯乙烯含有质量分数为4～15％的聚丁二烯橡胶分散相，且0.5～1.0μm的聚丁二烯橡胶分散相与1.5～5.0μm的聚丁二烯橡胶分散相的重量比在1:5～1:15之间。在该专利的实施例中，采用ASTMD2457测得的光泽度不高于55％。CN104558429A公开了一种聚苯乙烯组合物的生产方法，该方法在单一反应器中设置第一搅拌器和第二搅拌器，通过改变搅拌桨型式和搅拌速度形成搅拌力场，由此得到分散有两种不同粒径橡胶的聚苯乙烯组合物。该专利公开的实施例与对比例均在5L的实验室规模的反应器中进行，没有提供工业化装置的实施例与对比例。CN1145652C公开了一种制备具有高光泽和高冲击强度的双峰HIPS的现场方法，该方法包含三个串联的反应区，苯乙烯原料单体和苯乙烯-丁二烯共聚物在预相转化条件下的第一反应区中接触混合且不形成胶囊颗粒，胶囊颗粒在后相转化条件下的第二反应区中形成，在后相转化条件下的第三反应区中加入聚丁二烯形成微孔颗粒，最终进入脱挥段或进一步聚合得到高光泽高抗冲的双峰HIPS。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，其含有聚苯乙烯和聚丁二烯橡胶，所述聚丁二烯橡胶包括胶囊颗粒和微孔颗粒，所述胶囊颗粒与所述微孔颗粒的体积比在1:13～1:17之间，且所述聚丁二烯橡胶的体积平均粒径为1.6μm～2.2μm。在一个或多个实施方案中，所述胶囊颗粒的粒径为0.8μm～1.0μm，所述微孔颗粒的粒径为1.2μm～4.4μm。在一个或多个实施方案中，所述聚丁二烯橡胶的质量占聚苯乙烯和聚丁二烯橡胶总质量的6％～12.5％。在一个或多个实施方案中，所述聚丁二烯橡胶为低顺式聚丁二烯橡胶；优选地，所述低顺式聚丁二烯橡胶的顺式结构含量在33wt％～40wt％之间。在一个或多个实施方案中，所述高光泽高抗冲聚苯乙烯材料的60度角光泽度为80％～90％，冲击强度为10kJ/m2～12kJ/m2。本专利技术还提供一种制备本专利技术任一实施方案所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料的方法，所述方法包括：(1)提供分散有聚丁二烯橡胶的苯乙烯单体溶液；(2)使步骤(1)的溶液进入第一预反应器，添加过氧化物引发剂，在剪切力场下，使过氧化物引发剂与步骤(1)的溶液在第一预反应器内混合均匀；(3)在第一预反应器中于剪切力场下进行苯乙烯单体的预聚反应，得到含有聚苯乙烯、但尚未发生相转变的预聚液体系，使所述预聚液体系进入第二预反应器；(4)使步骤(3)得到的预聚液体系在第二预反应器中于剪切力场下进一步发生苯乙烯单体的聚合反应，直至发生相分离，得到橡胶态颗粒尺寸呈双峰分布的物料；和(5)将步骤(4)得到的物料送至主反应器，在主反应器中进一步反应，得到所述高光泽高抗冲聚苯乙烯材料。在一个或多个实施方案中，步骤(1)中，聚丁二烯橡胶的质量占苯乙烯单体和聚丁二烯橡胶总质量的6％～10％。在一个或多个实施方案中，所述聚丁二烯橡胶为低顺式聚丁二烯橡胶，优选为顺式结构含量在33wt％～40wt％之间的低顺式聚丁二烯橡胶。在一个或多个实施方案中，步骤(3)中，所述第一预反应器中的搅拌转速为22转/分～26转/分，反应温度为104℃～108℃，反应时间为0.8h～1.5h，苯乙烯单体的转化率在6％～12％之间。在一个或多个实施方案中，步骤(4)中，所述第二预反应器中的搅拌转速为第一预反应器中的搅拌转速的0.8～1.1倍，反应温度为114℃～118℃，反应时间为2.8h～3.0h，苯乙烯单体的转化率在30％～50％之间。在一个或多个实施方案中，步骤(5)中，所述主反应器中的反应温度由135℃～140℃逐渐升高至165℃～170℃，反应时间为4h～6h，苯乙烯单体的转化率控制在80％～90％之间。在一个或多个实施方案中，所述第一预反应器和第二预反应器为连续搅拌釜式反应器，所述主反应器为平推流反应器。本专利技术还包括采用本专利技术任一实施方案所述的方法制备得到的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料。本专利技术还提供一种塑料制品，由本专利技术任一实施方案所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料制备得到；优选地，所述塑料制品为电器外壳。附图说明图1为示例性的橡胶颗粒尺寸呈双峰分布的聚苯乙烯材料中的橡胶颗粒的粒度-体积分数分布曲线。图2为本专利技术中的第一预反应器和第二预反应器的示意图，其中，R-1101为第一预反应器，R-1102为第二预反应器。图3为一个典型的橡胶颗粒尺寸分布达到本专利技术的控制要求的橡胶颗粒的透射电子显微镜(TEM)图。图4为一个典型的橡胶颗粒尺寸分布未达到本专利技术的控制要求的橡胶颗粒的透射电子显微镜(TEM)图。...

【技术保护点】
1.一种高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，含有聚苯乙烯和聚丁二烯橡胶，其特征在于，所述聚丁二烯橡胶包括胶囊颗粒和微孔颗粒，所述胶囊颗粒与所述微孔颗粒的体积比在1:13～1:17之间，且所述聚丁二烯橡胶的体积平均粒径为1.6μm～2.2μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，含有聚苯乙烯和聚丁二烯橡胶，其特征在于，所述聚丁二烯橡胶包括胶囊颗粒和微孔颗粒，所述胶囊颗粒与所述微孔颗粒的体积比在1:13～1:17之间，且所述聚丁二烯橡胶的体积平均粒径为1.6μm～2.2μm。


2.如权利要求1所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，其特征在于，所述胶囊颗粒的粒径在0.8μm～1.0μm之间，所述微孔颗粒的粒径在1.2μm～4.4μm之间。


3.如权利要求1所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，其特征在于，所述聚丁二烯橡胶的质量为聚苯乙烯和聚丁二烯橡胶总质量的6％～12.5％。


4.如权利要求1所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，其特征在于，所述聚丁二烯橡胶为低顺式聚丁二烯橡胶；优选地，所述低顺式聚丁二烯橡胶的顺式结构含量在33wt％～40wt％之间。


5.如权利要求1所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料，其特征在于，所述高光泽高抗冲聚苯乙烯材料的60度角光泽度为80％～90％，冲击强度为10kJ/m2～12kJ/m2。


6.一种制备权利要求1-5中任一项所述的高光泽高抗冲聚苯乙烯材料的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)提供分散有聚丁二烯橡胶的苯乙烯单体溶液；
(2)使步骤(1)的溶液进入第一预反应器，添加过氧化物引发剂，在剪切力场下，使过氧化物引发剂与步骤(1)的溶液在第一预反应器内混合均匀；
(3)在第一预反应器中于剪切力场下进行苯乙烯单体的预聚反应，得到含有聚苯乙烯、但尚未发生相转变的预聚液体系，使所述预聚液体系进入第二预反应器；
(4)使步骤(3)得到的预聚液体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：申晓燕，仲华，王建龙，练入夫，王涛，明健，窦碗仇，黄翔，
申请(专利权)人：上海赛科石油化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31