CN112375324B - 一种hips复合材料及其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种HIPS复合材料及其制备方法及应用，所述复合材料包括如下质量份数的组分：HIPS树脂：30‑60份；苯乙烯低聚物：0.5‑2份；HDPE树脂：10‑35份；LDPE树脂：10‑35份；EVA树脂：2‑10份；填充物：2‑10份；增韧剂：5‑10份；加工助剂：0.5‑1.5份。本发明创造所述的PS复合材料具有低密度、高韧性、低应力开裂特点。

Description

一种HIPS复合材料及其制备方法及应用

技术领域

本发明创造属于改性塑料领域，尤其是涉及一种HIPS复合材料及其制备方法及应用。

背景技术

苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)材料是常见的聚合物，作为通用塑料的重要品种其应用广泛，是家电、电子电器、OA办公设备等领域常用的材料品种。聚苯乙烯材料易成型、刚性好、易染色等优点。但PS材料的抗冲击韧性不足、耐环境应力开裂性能较差，限制了它的应用范围。而PE材料有密度低、韧性好、耐溶剂性优、阻隔性好、价格便宜的特点，但其有刚性低、尺寸稳定性差的缺点。

由于常规PS材料冲击韧性有限，在高韧性要求的产品应用时不能满足其要求，例如可户外应用适应各种苛刻环境的包装产品，需要对其进行增韧处理。通常使用橡胶弹性体增韧PS提升韧性的方法，但由于用于增韧的橡胶弹性体含有不饱和双键结构，易发生老化反应，在严寒环境下易发脆、应力开裂。聚乙烯(PE)材料是一种结晶材料，一旦达到熔点后材料的流动性非常好，熔体在模具中成型更顺畅，应力较小，降低应力开裂的几率。

PS/PE合金材料结合了两种材料的优异性能，可以应用在对低密度、高韧性、低应力开裂有高要求的户外大型包装箱产品上。

中国专利CN 109161079 B公开了一种PE/PS/SEBS-g-MAH复合材料及其制备方法，这种复合材料综合了几种树脂综合的性能，可以应用在发泡材料领域。但其在高韧性方面和降低了材料的应力开裂方面并没有突出的改善研究，且材料中石墨烯组分价格昂贵会限制其大范围内应用推广。同时，复合材料中稳定材料尺寸防止翘曲的组分太少，结晶材料PE大比例的添加容易造成材料尺寸稳定性下降。专利中使用的添加了大量SEBS-g-MAH组分，马来酸酐(MAH)的存在气味会很大，其制作的包装产品会对被包装物产生气味影响。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种HIPS复合材料及其制备方法及应用。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种HIPS复合材料，包括以下质量份数的成分：

HIPS树脂：30-60份；

苯乙烯低聚物：0.5-2份；

HDPE树脂：10-35份；

LDPE树脂：10-35份；

EVA树脂：2-10份；

填充物：2-10份；

增韧剂：5-10份；

加工助剂：0.5-1.5份。

优选的，所述的HIPS树脂的熔体流动速率为3-5g/10min(200℃，5kg)。

优选的，所述的苯乙烯低聚物的分子量为800-1300。更优选的，所述的苯乙烯低聚物为无锡佳盛高新改性材料有限公司生产的型号为AMS-120的苯乙烯低聚物。

优选的，所述的填充物为表面经过化学处理的滑石粉粉体。

优选的，所述的增韧剂为苯乙烯类弹性体，优选的是充油的SBS弹性体。其制备工艺为：先将极性较强的分散剂溶解在硅油中，然后吸附到SBS上完成充油。

优选的，所述的EVA树脂中VA的含量为35％。

优选的，所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种或者多种。

优选的，所述主抗氧剂或辅助抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和硫醚亚磷酸酯类辅助抗氧剂复配；内润滑剂或外润滑剂为硬脂酸类润滑剂、聚乙烯类润滑剂、酯类润滑剂、石蜡类润滑剂或酰胺类润滑剂的一种或两种以上。

优选的，所述的PS复合材料，还包括占原料总质量0.5-1.5％的加工助剂；

本发明还提供一种上述PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将上述除LDPE树脂、EVA树脂进行冷冻磨粉处理，然后与除了充油的SBS弹性体外的其它原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将充油的SBS弹性体通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到低密度、高韧性、低应力开裂特点的PS复合材料。

优选的，所述的挤出机优选双螺杆挤出机，所述的熔融是在170-210℃下熔融。

本发明还提供一种上述HIPS复合材料在制备户外包装产品中的应用。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

(1)本发明的PS复合材料具有低密度、高韧性、低应力开裂特点，使用充油的SBS弹性体作为增韧剂使用，提升复合材料的冲击韧性，并同时可以让材料保持较好的流动性，避免在高压力条件下注塑成型带来的额外应力导致材料应力开裂的情况出现。并通过加入EVA树脂改善PS相、PE相的相容性，提高其界面强度，从而提高材料的力学性能。

(2)本发明的PS复合材料，通过加入PE树脂组分，可以提升材料的韧性和降低材料的密度，同时PE结晶材料熔融后流动性非常好可以降低内部应力，达到低密度、低应力开裂效果。PE材料密度较轻，可以降低复合材料的密度，减小塑胶制品的克重，达到很好的减重效果。苯乙烯低聚物流动性非常好，也可以起到降低应力的作用。

(3)本发明的PS复合材料，在添加树脂前，需要对LDPE树脂、EVA树脂进行冷冻磨粉处理，以获得更大比表面积的原料，在混合熔融混炼过程中相熔合更充分。通过预处理和增容过程，PS相和PE相相容更充分，减少出现应力开裂的几率。

(4)本发明的PS复合材料，在添加充油的SBS弹性体时，通过双螺杆挤出机后端侧喂料口加入。充油的SBS弹性体由于橡胶含量更高，后端侧喂料口加入减少了此弹性体在挤出机被剪切的时间，增韧效果更好。同时，由于耐温相对更低的充油的SBS弹性体在螺筒此段才加入，可以让螺筒前段的加工温度更高，从而让熔体粘度大大降低，从而避免产生更多的应力。

(5)本发明的PS复合材料，在添加滑石粉后，可以提升材料的刚性，克服PE比较软的缺点。同时，由于滑石粉表面进行了化学处理表面带上更多的有机物和化学官能团，使此无机粒子和各种塑料熔合更好，除了提升刚性外韧性也能得到更好保持。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例和对比例中的原料的来源如下：

HIPS来源于奇美公司，型号为PH-88；

苯乙烯低聚物来源于无锡佳盛高新改性材料有限公司，型号AMS-110,AMS-120,AMS-130，其中AMS-120的分子量为800-1300，AMS-110的分子量在800以下，AMS-130的分子量为1300以上；

LDPE来源于大庆石化公司，型号为LDPE 2426；

HDPE来源于埃克森美孚公司，型号为HDPE HMA025；

增韧剂来源于李长荣化学工业公司，型号是SBS 1546；

EVA树脂来源于杜邦公司，型号为150W；

填充物来源于龙胜华美公司，型号为AH-1250N6；

抗氧剂来源于巴斯夫公司；

润滑剂来源于花王公司；

以下实施例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：一区温度170-190℃，二区温度170-210℃，三区温度175-210℃，四区温度175-210℃，五区温度175-210℃，六区温度175-210℃，七区温度175-210℃，八区温度175-210℃，九区温度175-210℃，主机转速230-360转/分钟。

实施例1-5

一种低密度、高韧性、低应力开裂特点的PS复合材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：

将上述除LDPE树脂、EVA树脂进行冷冻磨粉处理，然后与除了充油的SBS弹性体外的其它原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将充油的SBS弹性体通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到低密度、高韧性、低应力特点的PS复合材料。

将粒料注塑成相应试样进行测试，测试结果见表2。

对比例1-5

一种PS复合材料，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：

将上述除LDPE树脂、EVA树脂进行冷冻磨粉处理，然后与除了增韧剂外的其它原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将增韧剂通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后干燥。所述组分均为现有技术。对比例4中的增韧剂选用的为普通市售的SBS弹性体，来源于李长荣化学工业公司，型号是SBS1546。

表1实施例和对比例的PS复合材料的原料配方(按质量份数)

表2实施例和对比例的PS复合材料的测试数据

注：XX-很差；X-较差；◎-较好；◎◎-良好；◎◎◎-优异；◎◎◎◎-十分优异

实施例1与对比例1以及实施例4与对比例3相比，AMS-120比AMS-110、AMS-130能够明显改善应力开裂情况，可见本发明选用的分子量为800-1300的苯乙烯低聚物对材料整体力学性能和耐应力开裂性能更优异，从加工性和流动性两方面考虑，AMS-120兼顾性更好。

对比例2与实施例4相比，未添加VA含量较高的EVA树脂，实施例4提高了界面强度，从而提高材料的整体力学性能。

对比例4中未添加充油的SBS弹性体的增韧剂，得到的复合材料的冲击韧性较差。

综上所述，本发明选用合理配比的高VA含量的EVA树脂和充油的SBS弹性体的增韧剂以及分子量为800-1300的苯乙烯低聚物与HIPS树脂、HDPE树脂和LDPE树脂复配使用，得到的材料的整体力学性更优异，减少了应力开裂的几率。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HIPS复合材料，其特征在于：包括以下质量份数的成分：

HIPS树脂： 30-60份；

苯乙烯低聚物： 0.5-2份；

HDPE树脂：10-35份；

LDPE树脂：10-35份；

EVA树脂：2-10份；

填充物：2-10份；

增韧剂：5-10份；

加工助剂：0.5-1.5份；

所述的苯乙烯低聚物的分子量为800-1300；

所述的增韧剂为充油的SBS弹性体。

2.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于：所述的HIPS树脂在200℃，5kg条件下的熔体流动速率为3-5g/10min。

3.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于：所述的苯乙烯低聚物为无锡佳盛高新改性材料有限公司生产的型号为AMS-120的苯乙烯低聚物。

4.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于：所述的填充物为表面经过化学处理的滑石粉粉体。

5.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于：所述的EVA树脂中VA的含量为35%。

6.根据权利要求1所述的HIPS复合材料，其特征在于：所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种或者多种。

7.根据权利要求6所述的HIPS复合材料，其特征在于：所述主抗氧剂或辅助抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和硫醚亚磷酸酯类辅助抗氧剂复配；内润滑剂或外润滑剂为硬脂酸类润滑剂、聚乙烯类润滑剂、酯类润滑剂、石蜡类润滑剂或酰胺类润滑剂的一种或两种以上。

8.权利要求1-7任一所述的HIPS复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将HIPS树脂进行冷冻磨粉处理，然后将其与LDPE树脂、EVA树脂、苯乙烯低聚物、HDPE树脂、填充物、加工助剂均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，将充油的SBS弹性体通过侧喂称，侧喂入挤出机螺筒内；原料在挤出机中熔融、挤出、造粒后得到低密度、高韧性、低应力开裂特点的PS复合材料。

9.根据权利要求8所述的HIPS复合材料的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机，所述的熔融是在170-210℃下熔融。

10.一种权利要求1-7任一所述的HIPS复合材料在制备户外包装产品中的应用。