專利名稱：用于吹塑應(yīng)用的聚苯乙烯納米復(fù)合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及聚苯乙烯的吹塑。具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及將層狀化合物如納米黏土片(Clay nanoplatelet)結(jié)合到聚苯乙烯中，用于注射拉伸吹塑和注射吹塑苯乙烯基聚合物。
背景技術(shù)：
一般地，高質(zhì)量包裝材料是具有良好的隔氧和隔潮性能的包裝材料。包裝的商品一般通過減少它們與氧氣和水的相互作用來實(shí)現(xiàn)保持更長(zhǎng)時(shí)間的目的，因?yàn)檠鯕夂退ǔ?huì)使產(chǎn)品變壞，造成浪費(fèi)及其它問題。聚合物材料常用作包裝材料，因?yàn)樗鼈兡墚a(chǎn)生良好的隔氧/隔潮效果，并且其外觀和形狀容易控制。塑料也用來代替玻璃制造瓶子，因?yàn)樗鼈兏p，落下時(shí)更抗碎裂，并且更便宜。用于包裝的幾種常見聚合物材料是聚乙烯(PE)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)。聚苯乙烯是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)量最大的熱塑性樹脂之一。它是每隔一個(gè)碳原子上包含一個(gè)苯基的烴鏈。聚苯乙烯是日常生活中經(jīng)常遇到的耐用聚合物。聚苯乙烯的幾種常見的例子有塑料玩具、計(jì)算機(jī)外殼、泡沫包裝、泡沫杯子等。注射吹塑(IBM)和注射拉伸吹塑(ISBM)是生產(chǎn)塑料容器的成熟技術(shù)，它們包括形成預(yù)成形體，然后對(duì)預(yù)成形體進(jìn)行加熱和吹塑，制得空心容器。預(yù)成形體一般是密實(shí)的形體，它可包括壁較厚的管狀制品，具有便于適當(dāng)封閉的螺紋頸部。通過加熱、拉伸和用壓縮氣體吹預(yù)成形體，該預(yù)成形體可被吹塑成所需的制品形狀。壓縮氣體使預(yù)成形體擴(kuò)展成模具的形狀。聚合物納米復(fù)合物包含聚合物材料和無機(jī)層狀化合物，例如黏土。當(dāng)這些無機(jī)層狀組分適當(dāng)結(jié)合到聚合物基質(zhì)中時(shí)，物理和機(jī)械性質(zhì)可得到明顯改進(jìn)。結(jié)合到聚合物基體中的層狀化合物的均勻程度影響納米復(fù)合物的特性。為了使無機(jī)層狀化合物適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合到聚合物基體中，需要高度的嵌合 (intercalation)(將分子或分子組插在黏土層之間)和剝離(exfoliation)(層狀材料脫層為無序的層或片)。為了實(shí)現(xiàn)高度嵌合和剝離，可用一些有機(jī)化學(xué)物處理黏土，以提高黏土的表面疏水性和層間距離。這些黏土可稱為有機(jī)黏土。當(dāng)初對(duì)聚苯乙烯用于吹塑應(yīng)用進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn)了收縮和翹曲的問題。人們希望擁有能在吹塑過程中最大程度減小收縮和翹曲的聚苯乙烯組合物。發(fā)明概述本發(fā)明的實(shí)施方式包括用于聚苯乙烯基聚合物的吹塑工藝的預(yù)成形體。所述預(yù)成形體包含頸部和主體，其中所述頸部具有頸部?jī)?nèi)徑和頸部外徑，所述主體包含一起形成側(cè)壁的主體內(nèi)徑和主體外徑；所述預(yù)成形體由包含聚苯乙烯基聚合物和層狀化合物的納米復(fù)合物制成。層狀化合物可選自下組天然黏土、合成黏土、溶膠、膠體、凝膠和煙氣。層狀化合物可以是經(jīng)過處理的層狀化合物，它是通過用有機(jī)化合物處理層狀化合物形成的，產(chǎn)生對(duì)苯乙烯具有親和性的經(jīng)過處理的層狀化合物。層狀化合物可用含有機(jī)基團(tuán)的化學(xué)物處理， 所述有機(jī)基團(tuán)具有溶解度參數(shù)，其中有機(jī)基團(tuán)的溶解度參數(shù)與苯乙烯的溶解度參數(shù)之差不超過 3. 0 (MPa172)。層狀化合物可用包含至少一個(gè)烴環(huán)基的化學(xué)物或者包含至少一個(gè)甲基丙烯酸酯基的化學(xué)物處理。層狀化合物可用以下化學(xué)式所示的化學(xué)物處理
權(quán)利要求
1.一種用于聚苯乙烯基聚合物的吹塑工藝的預(yù)成形體，它包含包含頸部?jī)?nèi)徑和頸部外徑的頸部；包含一起形成側(cè)壁的主體內(nèi)徑和主體外徑的主體；所述預(yù)成形體包含納米復(fù)合物，該納米復(fù)合物包含聚苯乙烯基聚合物和層狀化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物選自下組天然黏土、 合成黏土、溶膠、膠體、凝膠和煙氣。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物是經(jīng)過處理的層狀化合物，該經(jīng)過處理的層狀化合物通過用有機(jī)化合物處理層狀化合物形成，產(chǎn)生對(duì)苯乙烯具有親和性的經(jīng)過處理的層狀化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物用具有有機(jī)基團(tuán)的化學(xué)物處理，所述有機(jī)基團(tuán)具有溶解度參數(shù)，其中所述有機(jī)基團(tuán)的溶解度參數(shù)與苯乙烯的溶解度參數(shù)之差不超過3. 0 (MPa172)。
5.如權(quán)利要求3所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物用包含至少一個(gè)烴環(huán)基的化學(xué)物處理。
6.如權(quán)利要求3所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物用包含至少一個(gè)甲基丙烯酸酯基的化學(xué)物處理。
7.如權(quán)利要求3所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物用以下化學(xué)式所示的化學(xué)物處理
8.—種通過吹塑權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體而形成的制品。
9.如權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述預(yù)成形體在吹塑過程中再加熱時(shí)的收縮率小于40%。
10.如權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述預(yù)成形體在吹塑過程中再加熱時(shí)的翹曲率小于8%。
11.如權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述層狀化合物改善了預(yù)成形體加熱效率，在吹塑過程中于相同的條件下再加熱時(shí)，所述預(yù)成形體達(dá)到了比不含層狀化合物的相同預(yù)成形體至少高5 溫度。
12.如權(quán)利要求1所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述預(yù)成形體包含至少一個(gè)納米復(fù)合物層和至少一個(gè)不屬于納米復(fù)合物的聚苯乙烯基聚合物層。
13.如權(quán)利要求12所述的預(yù)成形體，其特征在于，所述預(yù)成形體通過共注射吹塑工藝制備。
14.一種形成吹塑制品的方法，所述方法包括提供包含聚苯乙烯基聚合物和層狀化合物的納米復(fù)合物；形成具有至少一個(gè)由所述納米復(fù)合物制成的層的預(yù)成形體；加熱所述預(yù)成形體；以及將所述預(yù)成形體注射吹塑成制品。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述注射吹塑包括將所述預(yù)成形體注射拉伸吹塑成制品。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物選自下組天然黏土、合成黏土、溶膠、膠體、凝膠和煙氣。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物是經(jīng)過處理的層狀化合物，該經(jīng)過處理的層狀化合物通過用有機(jī)化合物處理層狀化合物形成，產(chǎn)生對(duì)苯乙烯具有親和性的經(jīng)過處理的層狀化合物。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物用具有有機(jī)基團(tuán)的化學(xué)物處理，所述有機(jī)基團(tuán)具有溶解度參數(shù)，其中所述有機(jī)基團(tuán)的溶解度參數(shù)與苯乙烯的溶解度參數(shù)之差不超過3.0 (MPa"2)。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物用包含至少一個(gè)烴環(huán)基的化學(xué)物處理。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物用包含至少一個(gè)甲基丙烯酸酯基的化學(xué)物處理。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物用以下化學(xué)式所示的化學(xué)物處理
22.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述加熱預(yù)成形體導(dǎo)致的收縮率小于 40%，翹曲率小于8%。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述層狀化合物改善了預(yù)成形體加熱效率，在相同的條件下加熱時(shí)，所述預(yù)成形體達(dá)到了比不含層狀化合物的相同預(yù)成形體至少高5 °F的溫度。
24.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述預(yù)成形體包含至少一個(gè)納米復(fù)合物層和至少一個(gè)不屬于納米復(fù)合物的聚苯乙烯基聚合物層。
25.一種通過權(quán)利要求14所述的方法形成的制品。
26.一種制備具有改進(jìn)的形貌、可加工性、加熱效率和制品性質(zhì)的吹塑制品的方法，所述方法包括使聚苯乙烯基聚合物與經(jīng)過處理的層狀化合物混合，形成聚合物納米復(fù)合物；形成具有至少一個(gè)由所述聚合物納米復(fù)合物制成的層的預(yù)成形體；將所述預(yù)成形體加熱至足以吹塑所述預(yù)成形體的第一溫度；將所述預(yù)成形體注射拉伸吹塑成制品；其中，所述經(jīng)過處理的層狀化合物是通過以下方式形成的在混合之前，用有機(jī)化合物處理層狀化合物，產(chǎn)生對(duì)聚苯乙烯基聚合物具有親和性的經(jīng)過處理的層狀化合物；其中，所述層狀化合物改善了預(yù)成形體加熱效率，在相同的條件下加熱時(shí)，所述第一溫度比不含所述層狀化合物的相同預(yù)成形體的溫度至少高5 T ；其中，所述加熱預(yù)成形體導(dǎo)致的收縮率小于40%，翹曲率小于8%。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其特征在于，所述混合包括以下方法中的至少一種配混所述聚合物和所述經(jīng)過處理的層狀化合物；在溶劑中對(duì)所述聚合物和所述經(jīng)過處理的層狀化合物進(jìn)行溶液混合；或者在聚合之前混合所述經(jīng)過處理的層狀化合物和所述苯乙烯基單體。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于注射吹塑或注射拉伸吹塑制品的聚苯乙烯基聚合物/層狀化合物納米復(fù)合物。所述納米復(fù)合物與純聚苯乙烯相比，可在再加熱過程中減小預(yù)成形體的收縮和翹曲。結(jié)合層狀化合物可增強(qiáng)PS預(yù)成形體的可加工性，幫助提高加熱效率，以及改善瓶子的機(jī)械性質(zhì)。層狀化合物可用對(duì)苯乙烯單體或聚苯乙烯具有親和性的化學(xué)物或化合物處理，從而產(chǎn)生對(duì)苯乙烯單體或聚苯乙烯具有親和性的經(jīng)過處理的層狀化合物。單體和層狀化合物可在聚合之前進(jìn)行混合。聚合物和層狀化合物可通過在溶劑中進(jìn)行溶液混合而混合。層狀化合物還可通過配混聚合物產(chǎn)物和層狀化合物或者通過對(duì)上述三種方法進(jìn)行任意組合而結(jié)合到混合物中。
文檔編號(hào)B29C49/00GK102470600SQ201080033695
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者J·索薩, J·阿圭里, M·勒蘭德, T·哈里斯, 孫鹿邑 申請(qǐng)人:弗納技術(shù)股份有限公司