[发明专利]一种聚苯乙烯制品表面亲水改性母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料表面亲水改性助剂及其制备技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯制品表面亲水改性母料及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是最常见的塑料品种之一，它虽具有透明性、成型性好、刚性好、制品的尺寸稳定性俱佳等优点，但是其表面极性较小，从而导致聚苯乙烯制品表面亲水性和表面粘结性较差，较大的限制了其应用范围，因此对聚苯乙烯材料进行共混表面改性已成为提高其综合性能和制品品质的重要手段。对聚苯乙烯材料进行共混表面改性是指在聚苯乙烯塑料的加工过程中将表面改性剂混入其内，再利用相互间结构和迁移特性的差异达到表面改性剂在聚苯乙烯制品表面富集，有效改善制品表面性能的方式。

据了解，现有技术公开的一些加入到聚苯乙烯材料中进行表面亲水改性的改性剂多为一些小分子助剂。虽然小分子助剂在塑料基体中迁移性很强，容易迁移并在聚苯乙烯制品表面富集，但在制品使用过程中也会出现易析出挥发或被液体洗脱等问题，难以长期维持表面性能。为了解决使用小分子助剂所带来的问题，近来已有一些采用含有极性基团或极性链节的大分子聚合物作为聚苯乙烯材料表面改性剂的研究工作披露。如黄胜梅等人【黄胜梅,硕士学位论文，华侨大学，2006】采用聚苯乙烯-g-聚乙烯醇共聚物等与聚苯乙烯共混，有效的提高聚苯乙烯表面的亲水性能，使水的接触角由92°降低到79°。又如Yumin Yuan等人【Macromolecules,2000,33，2166-2175】在研究中发现，在聚苯乙烯材料中加入一定含量的带有亲水侧基的聚三氟乙烯基（PTFVEs），可使材料表面的亲水性得以改善。但遗憾的是，这些技术一方面采用的大分子表面改性剂往往存在前期制备复杂、过程繁琐，还需使用大量化学试剂，不仅对环境要产生一定影响，还会增加成本，另一方面采用的大分子聚合物分子量过大（一般在1万以上），在聚苯乙烯基体材料中向表面迁移的能力无疑会变差，导致产生难以充分发挥其表面改性效果的问题。

发明内容

本发明的目的首先是针对现有技术存在的问题，提供一种聚苯乙烯制品表面亲水改性母料的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的聚苯乙烯制品表面亲水改性母料，该母料与聚苯乙烯基料共混后可显著改善聚苯乙烯制品表面的亲水性和极性。

为了达到本发明的目的，本发明人在深入研究聚苯乙烯制品表面亲水改性的聚合物时，发现尼龙是一种典型的极性聚合物材料，其大分子主链存在大量极性的酰胺基团（-CONH-）及羧基等，其亲水性明显优于聚苯乙烯，但遗憾的是直接加入聚苯乙烯中改性效果很差，为了解决这一问题，本发明采用了一种特殊的方法对其进行处理，即在基本保持其链结构特点的情况下适度降低尼龙的分子量，并与也降低了分子量的聚苯乙烯共混，使之成为一种有效的聚苯乙烯制品表面亲水改性母粒。本发明采用的制备方法的工艺步骤和条件如下：

本发明提供的聚苯乙烯制品表面亲水改性母粒的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：

1）将原料尼龙6置于高压反应釜中，在惰性气体氛围下，于320～340℃下热降解6～10h；

2）将初步降解的尼龙6与聚苯乙烯按质量比为100～200：100共同置于高压反应釜中，在惰性气体氛围下，于290～310℃下搅拌混合共同热降解40～90min，产物经冷却后破碎即得到表面亲水改性母料。

以上方法的工艺步骤和条件具体如下：

1）将原料尼龙6置于高压反应釜中，通入惰性气体并使反应釜内压力升高至0.6～0.8MPa，边搅拌边开始升温至320～340℃热降解反应6～10h后停止加热，待釜内温度降至195～205℃停止搅拌，反应过程中适时排气以维持釜内压力在1.0～1.2MPa；

2）待釜内温度继续降至160～180℃，取出熔融状物，待熔融状物温度降至室温后进行粉碎即得到粘均分子量为6000～10000的初步热降解的尼龙6粉料；

3）将初步热降解的尼龙6粉料与聚苯乙烯粉料以质量比为100～200：100进行混合；

4）将尼龙6粉料与聚苯乙烯粉料的混合物置于高压反应釜中，通入惰性气体并使反应釜内压力升高至0.6～0.8MPa，边搅拌边开始升温至290～310℃热降解反应40～90min后停止加热，待釜内温度降至195～205℃停止搅拌，反应过程中适时排气以维持釜内压力在1.0～1.2MPa；

5）待釜内温度继续降至160～180℃，取出熔融状混合物，待熔融状混合物温度降至室温后进行破碎即可得到所需聚苯乙烯制品表面亲水改性母料。