一種硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚苯乙烯材料及其制備方法，尤其涉及一種硫酸鈣晶須改性聚苯 乙烯材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚苯乙烯作為一種廣泛使用的塑料品種，具有價格低廉，加工性良好，通明度高， 剛度高等優(yōu)點，但同時聚苯乙烯也存在脆性大，易開裂，耐熱性能差，耐溶劑性差的缺點，這 大大限制了其應用的范圍。
[0003] 針對聚苯乙烯本身存在的不足，許多的研宄者開始著手進行聚苯乙烯的改性研 宄，其中包括硫酸鈣晶須對聚苯乙烯的改性研宄，硫酸鈣晶須是一種價格低廉，且具有增 強、增韌、耐熱、高觸變性的優(yōu)良填充劑，使用硫酸鈣晶須對聚苯乙烯進行改性，可以增加聚 苯乙烯的拉伸強度和耐熱性能，但硫酸鈣晶須本身與聚苯乙烯材料的相容性并不好，必須 首先對其進行改性才可以使其與聚苯乙烯良好相容。
[0004] 中國專利文件CN102234401A(【申請?zhí)枴?01110097681. 4)公布了一種硫酸鈣晶須 改性聚苯乙烯復合材料及其制備方法，該發(fā)明硫酸鈣晶須改性聚苯乙烯復合材料由以下重 量份數(shù)的原料制成：聚苯乙烯100份，硫酸鈣晶須10~40份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 10~20份，抗氧劑10100. 1~0. 3份，硬脂酸鋅0. 1~1份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1~3份。其制 備方法是，將硫酸鈣晶須和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到高速混合機中混合5~lOmin ;再將所述其 余原料與改性硫酸鈣晶須在高速混合機中混合5~lOmin ;然后將所得混合物于雙螺桿中 擠出造粒。
[0005] 中國專利文件CN102234406A(【申請?zhí)枴?01110097902. 8)公布了一種硫酸鈣晶須 改性聚苯乙烯復合材料及其制備工藝，該發(fā)明的復合材料是由以下重量份數(shù)的原料制成： 抗沖擊性聚苯乙烯100份，硫酸鈣晶須15~45份，主抗氧劑10100. 1~0. 4份，輔助抗氧 劑DLTP0. 1~0. 5份，潤滑劑Hstl~4份，硅烷類偶聯(lián)劑KH5501~4份。其制備方法是， 將硫酸鈣晶須與硅烷類偶聯(lián)劑KH550,在高速混合機中活化處理8~12min ;將其余原料與 改性硫酸鈣晶須在高速混合機中混合6~8min，干燥；然后將所得混合物通過雙螺桿擠出 機熔融造粒。
[0006] 上述專利文件雖然都對硫酸鈣晶須表面進行了改性處理，然后加入到聚苯乙烯反 應體系中，從而在一定程度上增加了硫酸鈣晶須與聚苯乙烯之間的相容性，但是改性后的 硫酸鈣晶須與聚苯乙烯之間部分仍然是靠分子間作用力相結(jié)合的，并非是完全的化學鍵結(jié) 合，由于分子間的結(jié)合力較化學鍵結(jié)合力弱，吸附熱較小，吸附和解吸速度也都較快，且容 易隨環(huán)境變化而改變，這就使得改性后的硫酸鈣晶須與聚苯乙烯的結(jié)合能力相對較弱，削 弱了硫酸鈣晶須改性后聚苯乙烯材料的力學性能。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 針對現(xiàn)有技術中改性后的硫酸鈣晶須與聚苯乙烯的結(jié)合能力較弱的不足，本發(fā)明 提供一種硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料及其制備方法。
[0008] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0009] -種硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料，由聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須、苯乙烯單 體和交聯(lián)劑共聚得到；
[0010] 所述的硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料的缺口沖擊強度為35~70kJ/m2,拉伸強 度30~50MPa，彎曲強度210~260MPa。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯或二乙烯基苯。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須按如下方法制備得到：
[0013] (i)將硫酸鈣晶須、含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑和無水乙醇按照質(zhì)量比10:(3~6): (100~1000)的比例混合均勾，用質(zhì)量濃度為25~28%的氨水將反應體系的pH值調(diào)節(jié)到 8~10,然后將反應體系加熱到40~50°C，攪拌反應3~5小時，抽濾，將固體干燥后得到 乙條基改性的硫酸媽晶須；
[0014] 所述的含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷或3-(異丁烯酰氧）丙基三 甲氧基硅烷；
[0015] (ii)將步驟⑴中得到的乙烯基改性的硫酸鈣晶須加入到有機溶劑中，之后依次 加入偶氮二異丁腈，聚合物單體，在60~80°C之間反應3~5小時，洗滌，干燥，得到聚合物 改性的硫酸媽晶須；
[0016] 所述的乙烯基改性的硫酸鈣晶須、有機溶劑、偶氮二異丁腈和聚合物單體的質(zhì)量 比為 1 : (10 ~100) : (0? 1 ~0? 2) : (5 ~8);
[0017] 所述的有機溶劑為丙酮或甲苯，所述的聚合物單體為苯乙烯。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，上述硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料的制備方法，包括步驟如下：
[0019] 按質(zhì)量份計，將聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須10~25份、苯乙烯單體100份、交聯(lián) 劑1~5份、引發(fā)劑1~3份和抗氧劑10760. 1~0. 4份混合均勻，在40~90°C下進行交 聯(lián)聚合反應，即得硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯或二乙烯基苯，所述的引發(fā) 劑為偶氮二異丁腈或過氧化二苯甲酰。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料的制備方法還包括 造粒如下步驟：
[0022] 將所得的硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料通過雙螺桿擠出機熔融造粒，機筒溫度 220~260°C，螺桿轉(zhuǎn)速135~145轉(zhuǎn)/分鐘。
[0023] 本發(fā)明將聚苯乙烯改性后的硫酸鈣晶須與苯乙烯單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和抗氧劑 一起加入到反應容器進行交聯(lián)聚合反應，在交聯(lián)劑與引發(fā)劑的共同作用下，苯乙烯單體新 聚合成的聚苯乙烯之間，以及新合成的聚苯乙烯與硫酸鈣晶須表面的聚苯乙烯之間都可以 形成化學交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得硫酸鈣晶須與聚苯乙烯材料之間的相容性增加，可有效增強聚苯 乙烯材料的力學性能。
[0024]本發(fā)明的聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須，是將表面含有大量羥基的硫酸鈣晶須和含 乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑在氨水的催化下發(fā)生化學反應，使得硫酸鈣晶須表面的羥基被乙烯基 取代，然后將乙烯基改性后的硫酸鈣晶須與苯乙烯單體在引發(fā)劑的引發(fā)下發(fā)生聚合反應得 到。
[0025] 與公知技術相比本發(fā)明具有的優(yōu)點及積極效果：
[0026] 1、本發(fā)明的聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須，是將硫酸鈣晶須與聚苯乙烯之間通過含 乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑化學連接，然后再用聚苯乙烯改性后的硫酸鈣晶須對聚苯乙烯材料進 行改性，最終的硫酸鈣晶須與聚苯乙烯材料之間是通過化學鍵進行交聯(lián)的，因此，本發(fā)明中 硫酸鈣晶須與聚苯乙烯材料之間具有較好的結(jié)合力。
[0027] 2、本發(fā)明先硫酸鈣晶須表面通過聚苯乙烯改性，改性后的硫酸鈣晶須加入到聚苯 乙烯材料中做增強組分，由于硫酸鈣晶須與聚苯乙烯材料之間存在化學鍵的結(jié)合，兩者之 間的相容性增加，可有效增強聚苯乙烯材料的力學性能。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0029] 實施例中所用的原料均為常規(guī)原料，市購產(chǎn)品。
[0030] 實施例1
[0031] 本實施例中聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須的制備方法，包括步驟如下：
[0032] 將硫酸鈣晶須、乙烯基三乙氧基硅烷和無水乙醇按照質(zhì)量比10:3:400的比例混 合均勻，利用質(zhì)量濃度為28%的氨水將反應體系的pH值調(diào)節(jié)到9,然后將反應體系加熱到 50°C，在70轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下反應4小時，制得乙烯基改性的硫酸鈣晶須，然后將乙烯 基改性的硫酸鈣晶須、苯乙烯單體以及偶氮二異丁腈一同加入到甲苯中，在70°C的溫度下， 反應5小時，洗滌，干燥，得到聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須；其中所述的乙烯基改性的硫酸 鈣晶須、苯乙烯單體、偶氮二異丁腈和甲苯的質(zhì)量比為1:4:0. 1:60。
[0033] 本實施例硫酸鈣晶須改性的聚苯乙烯材料的制備方法，原料質(zhì)量份如下：
[0034] 苯乙稀單體100份，聚苯乙稀修飾的硫酸媽晶須10份，二乙烯基苯3份，過氧化二 苯甲酰2份，抗氧劑10760. 2份；
[0035] 包括步驟如下：
[0036] (1)將所述苯乙烯單體、聚苯乙烯改性的硫酸鈣晶須、二乙烯基苯、過氧化二苯甲 酰以及抗氧劑1076 -起加入到反應容器中，攪拌均勻后在80°C下進行交聯(lián)聚合反應，得到 硫酸