PS合金合成纸及其制备 【技术领域】
本发明属于合成纸新材料技术领域，具体涉及一种既改善了挺度、表面极性和表面硬度且耐化学腐蚀的PS合金合成纸。
背景技术
合成纸是以热塑性高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯.为主要原料，加入一定的有机或无机微粒，通过不同的生产设备及加工工艺而制得的产品。合成纸分为PP合成纸、HDPE合成纸、PS合成纸、PVC合成纸、PET合成纸、ABS合成纸等。
合成纸生产过程以树脂及无机填料粉为主，不需消耗森林资源，更主要的是这两种原料无污染性，在制造过程中产生的次品还可回收再利用。我国合成纸起步较晚，，市场开拓不足，技术仍有待进一步完善。目前全年全国用量为3～4万吨，主要为进口，基本上为聚丙烯合成纸，用作服装袋、手提袋、编织袋、胶版印刷、丝网印刷、广告喷绘、书本、印刷商标等。其中广告喷绘用量占40％；印刷商标占15％；编织袋、胶版印刷、丝网印刷用量各占10％；手提袋、服装袋用量占10％；书本用量占5％。合成纸也存在以下缺点：耐热久性差，挺度较低；吸水性、浸透性均较差等缺点。
PS树脂苯乙烯聚合物，分为通用聚苯乙烯(GPPS)和高冲聚苯乙烯HIPS。其中GPPS是苯乙烯的均聚物，具有非常好的刚性、透明性、表面光泽性、着色性、几何稳定性、热稳定性、电绝缘特性，且质轻坚硬、热容低、流动性好、易加工成型、能够抵抗水和稀释的无机酸。HIPS是苯乙烯与丁二烯的接枝共聚物，含有6～8％的聚丁二烯橡胶，由于聚丁二烯是一种弹性体，它的引入可以明显改善GPPS的韧性，但是橡胶的引入虽然冲击强度增加，但拉伸强度和弯曲强度一定程度下降。PP聚丙烯收缩率大，导致制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形、低温易脆断、模量低等缺点。将PS与PP进行共混，添加适宜的相容剂将达到同时改善PS的耐热性、力学性能的目的。Cup ta Y.B.[Cup ta V B，Bhuvanesh Y C.Journal of Applied Po lymerScience，1996，160：1951～1963.]和H lavata.D.[H lavata D，Ho rak Z，L ednicky F，et al.Polymer N et wo r恩s & Blends，1997，7(4)：195～202.]等对PP与高分子量PS的共混体系的研究表明，共混体系刚性增强。相容剂通常分为接枝聚合物、嵌段共聚物、反应型及无机粉体等四种类型，如表1。
表1 用于PP/PS共混的相容剂
注：SB，SBS-苯乙烯丁二烯嵌段共聚物；SEBS-苯乙烯乙烯丁烯嵌段共聚物；SEP-苯乙烯乙烯丙烯嵌段共聚物；PE-g-PS-聚丙烯与苯乙烯接枝共聚物；PE-g-PS-聚乙烯与苯乙烯接枝共聚物；iPP-b-iPS-等规聚丙烯与等规聚苯乙烯接枝共聚物；PP-g-AVM-聚丙烯与单官能团芳香乙烯基单体接枝共聚物；PP-g-MAH-聚丙烯与马来酸(或马来酸酐)接枝共聚物。
冯长根等[冯长根，李鑫等的聚丙烯/聚苯乙烯共混物形态研究进展[J].化工进展，2004，23(11)：1179～1183.]对以上相容剂的相容效果总结如下：SEBS＜SBS＜SEP以及SEBS＜PP-g-PP。沈勇等[沈勇，李瑞海，等.PP/PS合金的研制[J].塑料工业，2003，31(9)：15-17，41]研究了SBS对PP/PS合金的形态结构与力学性能的影响发现：SBS(质量分数为5％)相容效果明显。徐振明[徐振明.PP/PS合金的研究[D].天津：天津大学硕士论文，2000.9.1]等采用熔融共混挤出工艺制备PS/PP合金，研究结果表明：PS/PP不相容体系在一如SEBS相容剂后，能改善体系的相容性，PS相和PP相之间形成一界面层，改善合金的冲击和拉伸强度。游长江，席宋等[游长江，席宋，莫海林，等.SEP对PP/PS合金形态和力学性能的影响[J].塑料工业，2003，31(8)：16-18]研究了SEP对PS/PP力学性能的影响，结果表明苯乙烯-乙烯/丙烯二嵌段共聚物(SEP)是PP/PS合金的良好相容剂，对m(PP)∶m(PS)为20∶80的合金的增容效果更好。另外，李青山(CN00126600)、日本专利公开156842/1988——等专利文献也公开了一些对PP/PS共混体系组合物的制备方法。对于PS/PP合金应用于合成纸未见报道。
【发明内容】
本发明的目的是针对PP、PS合成纸技术存在的问题，提供一种具有韧性好、强度高、挺度好、耐热性高、成型加工范围宽且成本较低的PS合金合成纸，用挤出流延法成型纸张。
本发明提供的高性能PS合金合成纸，性能如下：
表2本发明合成纸性能
该合金合成纸材料的组成按重量百分比计如下：
PP 15～45％
PS 40～70％
无机粉填充 10％
助剂 5～12％。
其中还可以加入按上述物料总重量计0.1～1％抗氧剂，所用的抗氧剂可以为多元受阻酚型抗氧剂，其中所用的多元受阻酚型抗氧剂可选用1010或168。此外，针对纸张实际应用中可能存在问题，添加一定量的增粘剂、稳定剂等。
本发明提供的PS合金合成纸是按上述配比将原料组分先进行预混，然后放入双螺杆挤出机中按常规工艺条件进行熔融共混挤出造粒即可，然后通过挤出流延机成型制得。
本发明与已有材料相比，具有以下优点：
1、由于本发明提供的PS合金合成纸材料综合了PP和PS性能，见表中数据对比。
表3 性能对比
2、通过引入PS和极性单体接枝聚烯烃，大幅提高PP的表面极性、降低PP的表面能，尺寸稳定，使PS/PP塑料纸有良好的印刷性和书写性(可采用平版、凸版、凹版、胶版、丝网、柔性版(苯胺)等印刷方法及溶剂性油墨，也可用铅笔、圆珠笔直接书写)，为客户节省加工工序。
3、产品制造和使用过程中不会产生环境污染，可以为国家节省大量森林资源、水资源，减轻污水处理压力，减轻能源消耗。
4、本发明所提供的PS合金合成纸，本身不发生毒性物质的迁移，无毒、无异味完全符合食品卫生标准。
5、本发明所提供的PS/PP合金材料通过挤出流延法成型纸张，外观白而不透明、满足印刷机的作业适性、和印刷油墨之间有良好的相互关系。以优良的物性和极佳的价格，替换当前常用的铜板纸，替换以一般纸复合PE及一般纸复合BOPP膜的产品，以防水、撕不破之特点应用于一般印刷品及加工品，以耐候性佳的特性应用于需永久保存的资料，适应于各种饮料瓶、罐的包装之标签。
【具体实施方式】
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
将按重量百分比计为15％的HIPS、48％地GPPS、15％的PP、12％的增容剂、10％的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5％的抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，温度控制在：200℃～215℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。
合成纸挤出流延加工温度：230～250℃
实施例2
将按重量百分比计为20％的HIPS、43％的GPPS、22％PP、5％的增容剂、10％的无机粉体(预先用偶联剂处理)，和按它们总重量计为0.5％的抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200～215℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。
合成纸挤出流延加工温度：230～250℃