一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料、制备方法及其应用.pdf

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料、制备方法及其应用。本发明的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料由包含以下重量份的组分制成：36～90份的聚苯醚、10～50份的聚苯乙烯、0.2～0.7份的润滑剂、0.2～0.5份的抗氧剂和7.1～46.1份的助剂。本发明的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法包括以下步骤：称取36～90份聚苯醚、10～50份聚苯乙烯、0.2～0.7份润滑剂、0.2～0.5份抗氧剂和7.1～46.1份助剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。本发明还公开了聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料作为挤出型材材料的用途。本发明可以降低成本，节约能源，实现以塑代钢的目的。

权利要求书一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：该聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料由包含以下重量份的组分制成：
聚苯醚    36～90份，
聚苯乙烯  10～50份，
润滑剂    0.2～0.7份，
抗氧剂    0.2～0.5份，
助剂      7.1～46.1份。
根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯。
根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡、低分子量聚丙烯、聚乙烯蜡或硬脂酸锌中的一种或一种以上的物质。
根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或三[2.4‑二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或一种以上的物质。
根据权利要求1所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的助剂选自玻璃纤维、增韧剂、光稳定剂、颜料、填料或偶联剂中的一种或一种以上的物质。
根据权利要求5所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其特征在于：所述的玻璃纤维选自长玻璃纤维或短切玻璃纤维，直径为6‑18μm，优选8‑12μm；所述的增韧剂选自苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物、(氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)嵌段共聚物或马来酸酐接枝苯乙烯‑乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚弹性体中的一种或一种以上的物质；所述的光稳定剂为多‑{[6‑[(1，1，3，3‑四丁基)‑亚氨基]‑1，3，5‑三嗪‑2，4‑二基][2‑(2，2，6，6‑四基)‑氨基]‑亚己基‑[4‑(2，2，6，6‑四基)‑亚氨基]}；所述的颜料为黑色母粒；所述的填料选自碳酸钙、硅酸钙、滑石粉或钛白粉；所述的偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷。
权利要求1至6任一所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
称取36～90份聚苯醚、10～50份聚苯乙烯、0.2～0.7份润滑剂、0.2～0.5份抗氧剂和7.1～46.1份助剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。
根据权利要求7所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，其特征在于：所述的高混机转速为800～1000rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min。
根据权利要求7所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，其特征在于：所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，温度为240～290℃。
权利要求1至6任一所述的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料用于挤出型材材料的用途。

说明书一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚苯醚/聚苯乙烯(PPO/PS)共混合金材料、制备方法及其应用。
背景技术
随着社会的进步，科技的发展，人们的生活越来越便利，同时人们对环境的关注度也越来越高。聚苯醚(PPO)是一种性能优异的热塑性工程塑料，由于具有如下优点：(1)优良的物理、力学性能。密度小、无毒、较高的力学强度、耐蠕变性能好、成型收缩率低；(2)优良的耐热性能。玻璃化转变温度(Tg)在热塑性塑料中最高，约210℃，熔点约260℃，它可在160～190℃范围内连续工作，高温下的耐蠕变性是热塑性工程塑料中较为优异的；(3)优良的电性能。PPO分子结构中无强极性基团，电性能稳定，可在广泛的温度及频率范围内保持良好的电性能。其介电常数和介电损耗角正切是工程塑料中最小的，几乎不受温度、湿度及频率的影响；(4)难燃，有自熄性。其氧指数为29％，阻燃性良好；(5)优良的耐酸碱性、耐应力松弛和耐疲劳性能以及良好的尺寸稳定性。其中高抗蠕变性能则是其最突出的特点，因此PPO特别适合制作承受长期载荷的工业用结构件。但PPO也有一些缺点，如耐溶剂性差、制品容易发生应力开裂、缺口冲击强度低等。PPO耐光性差，长时间在阳光或荧光灯下使用产品易变色，颜色发黄，原因是紫外线能使芳香醚的链结合分裂所致；另外一个致命的缺点是流动性差，成型加工困难，由于PPO分子链刚性较大，熔体黏度高，这影响了PPO的推广应用。
在一些特殊的电子电器以及大型设备中，需要具有特殊性能(如绝缘性、耐腐蚀性、密度小等)的齿轮、棒材等的型材，而工业中常用的金属型材无法满足要求。
发明内容
针对PPO存在的缺口冲击强度低、耐光性差、价格较高等缺陷，本发明的目的是提供一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料。
本发明的另一个目的是提供一种上述聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种上述聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的用途。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，该聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料由包含以下重量份的组分制成：
聚苯醚    36～90份，
聚苯乙烯      10～50份，
润滑剂        0.2～0.7份，
抗氧剂        0.2～0.5份，
助剂          7.1～46.1份。
所述的聚苯乙烯为高抗冲聚苯乙烯。
所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硅酮、石蜡、低分子量聚丙烯、聚乙烯蜡或硬脂酸锌中的一种或一种以上的物质。
所述的抗氧剂选自四[β‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)或三[2.4‑二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或一种以上的物质。
所述的助剂选自玻璃纤维、增韧剂、光稳定剂、颜料、填料或偶联剂中的一种或一种以上的物质。
所述的玻璃纤维选自长玻璃纤维或短切玻璃纤维，直径为6‑18μm，优选8‑12μm。
所述的增韧剂选自苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(SBS)、(氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)嵌段共聚物(SEBS)或马来酸酐接枝苯乙烯‑乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚弹性体(SEBS‑g‑MAH)中的一种或一种以上的物质。
所述的光稳定剂为多‑{[6‑[(1，1，3，3‑四丁基)‑亚氨基]‑1，3，5‑三嗪‑2，4‑二基][2‑(2，2，6，6‑四基)‑氨基]‑亚己基‑[4‑(2，2，6，6‑四基)‑亚氨基]}(受阻胺类光稳定剂944)。
所述的颜料为黑色母粒。
所述的填料选自碳酸钙、硅酸钙、滑石粉或钛白粉。
所述的偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH‑550)。
本发明还提供了一种上述聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
称取36～90份聚苯醚、10～50份聚苯乙烯、0.2～0.7份润滑剂、0.2～0.5份抗氧剂和7.1～46.1份助剂，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，经螺杆挤出机拉条切粒即可得到产品。
所述的高混机转速为800～1000rpm，混合温度为40～80℃，混合时间为3～10min。
所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，温度为240～290℃。
本发明的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料，其性能符合挤出型材材料的性能要求，因此，本发明的技术方案包括本发明的聚苯醚/聚苯乙烯共混合金材料用于挤出型材材料(如棒材、板材等)的用途。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明以PPO/PS塑料合金代替钢板或特种工程塑料制作型材，首先，PS的加入可以改善PPO加工性能，且更大程度降低成本。PPO/PS合金材料相对于金属型材而言，成本较低，节约能源，实现了以塑代钢的目的，而且塑料合金有极好的耐腐蚀性，聚苯醚有很好的绝缘性，同时该粒料组分中含有玻璃纤维，极大的增强了材料的整体强度，增韧剂改善了材料的缺口冲击强度，还含有光稳定剂使材料在自然光照射下不会分解，使制品的使用年限加长。其次，PPO/PS合金材料挤出成型工艺简单，节约加工成本以及能量损耗。最后，将PPO/PS合金材料制作而成的型材用途广泛，因其良好的耐腐蚀性、绝缘性、很好的强度和韧性、以及耐光性，并且质轻，可以用作特殊的电子电器等的大型设备中的零部件。
另外，本发明将HIPS(高抗冲聚苯乙烯)与PPO共混改性，并添加其他助剂，使得改性PPO可以推广至挤出型材，利用PPO材料制得的型材具有足够的强度和刚性，而且耐腐蚀性好，耐光性好，易于加工成型，可以在很大范围内代替不锈钢以及PEEK(聚醚醚酮)等型材使用，大大降低了成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚            90份，
高抗冲聚苯乙烯    10份，
增韧剂SEBS        5份，
滑石粉            2份，
抗氧剂1010        0.2份，
抗氧剂168         0.1份，
硬脂酸钙          0.2份。
受阻胺类光稳定剂944    0.1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为40℃，混合10min；将混合物料经双螺杆挤出机，控制各区的温度在260‑290℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例2
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                38份，
高抗冲聚苯乙烯        50份，
短切玻璃纤维(直径6μm)8份，
增韧剂SEBS‑g‑MAH      5份，
碳酸钙                2份，
抗氧剂1010            0.1份，
抗氧剂168            0.1份，
硅酮                 0.2份，
受阻胺类光稳定剂944  0.1份，
硅烷偶联剂KH550      1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，控制高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为80℃，混合3min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在240‑265℃，挤出机拉条切粒即可得到产品。
实施例3
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                    58份，
高抗冲聚苯乙烯            28份，
长玻璃纤维(直径12μm)     8份，
增韧剂SBS                 5份，
抗氧剂1010                0.2份，
抗氧剂168                 0.2份，
石蜡                      0.2份，
受阻胺类光稳定剂944       0.1份，
硅烷偶联剂KH‑550          3份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为60℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在250‑280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例4
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                  65份，
高抗冲聚苯乙烯          20份，
长玻璃纤维(直径12μm)   5份，
增韧剂SEBS              5份，
硅酸钙                  3份，
抗氧剂1010              0.3份，
抗氧剂168               0.2份，
硬脂酸钙                0.2份，
受阻胺类光稳定剂944     0.1份，
硅烷偶联剂KH‑550        2份，
黑色母粒                0.5份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为60℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是控制温度在260‑280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例5
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                    60份，
高抗冲聚苯乙烯            20份，
短切玻璃纤维(直径18μm)   10份，
钛白粉                    10份，
增韧剂SEBS‑g‑MAH          5份，
抗氧剂1010                0.2份，
抗氧剂168                 0.1份，
聚乙烯蜡                  0.3份，
受阻胺类光稳定剂944       0.1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，控制高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为60℃，混合6min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在260‑280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例6
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                 50份，
高抗冲聚苯乙烯         25份，
增韧剂SBS              10份，
钛白粉                 15份，
抗氧剂1010             0.1份，
抗氧剂168              0.1份，
硬脂酸锌               0.5份，
受阻胺类光稳定剂944    0.1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经单螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在250‑270℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例7
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚            37份，
高抗冲聚苯乙烯    23份，
长玻璃纤维(直径12μm)    25份，
增韧剂SEBS               15份，
抗氧剂1010               0.2份，
抗氧剂168                0.1份，
硬脂酸锌                 0.7份，
受阻胺类光稳定剂944      0.1份，
硅烷偶联剂KH‑550         2份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在250‑280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例8
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                    37份，
高抗冲聚苯乙烯            18份，
长玻璃纤维(直径12μm)     20份，
增韧剂SEBS                25份，
抗氧剂1076                0.2份，
聚乙烯蜡                  0.2份，
受阻胺类光稳定剂944       0.1份，
硅烷偶联剂KH‑550          1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为80℃，混合4min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在250‑280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例9
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                36份，
高抗冲聚苯乙烯        24份，
长玻璃纤维(直径12μm) 40份，
抗氧剂1010            0.2份，
抗氧剂168             0.1份，
聚乙烯蜡              0.2份，
受阻胺类光稳定剂944   0.1份，
硅烷偶联剂KH‑550      1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，各区的温度都是在控制温度在250‑280℃，拉条切粒即可得到产品。
实施例10
(1)按下列重量份称取各组分原料：
聚苯醚                76份，
高抗冲聚苯乙烯        17份，
增韧剂                7份
抗氧剂1010            0.2份，
抗氧剂168             0.1份，
聚乙烯蜡              0.2份，
受阻胺类光稳定剂944   0.1份；
(2)将上述原料经高混机高速混匀，其高混机速度为800‑1000rmp，混合温度为40℃，混合5min；将混合物料经双螺杆挤出机，控制温度在260‑290℃，拉条切粒即可得到产品。产品的性能测试如表1。
表1

本发明产品性能无论强度还是韧性都足以满足挤出型材的使用要求，同时其材料有很好的耐腐蚀和绝缘性，成本较金属型材低很多，其密度也低很多。一方面可以极大的降低成本，节约能源，实现以塑代钢的目的。另一方面，塑料合金有极好的耐腐蚀性，同时聚苯醚的绝缘性居工程塑料之首，同时该粒料组分中的玻璃纤维极大的增强了材料的整体强度，增韧剂改善了材料的缺口冲击强度，还含有紫外线吸收剂使材料在自然光照射下不会分解，使制品的使用年限加长。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。