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CN102311606A - 一种低气味sebs熔融接枝马来酸酐及其制备方法 - Google Patents

一种低气味sebs熔融接枝马来酸酐及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐及其制备方法。一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,按重量百分比由以下组分组成:SEBS 95-97%;引发剂0-0.2%;马来酸酐1.0-2.0%;苯乙烯单体0.8-1.5%;六甲基磷酸三胺0.2-0.5%;抗氧剂0.2-0.4%;其它助剂0.5-1%。本发明的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐接枝效率很高,达到85%和82.8%,而且气味很小,颜色较白,与其它材料共混时,不会影响最终制品的颜色。

Description

一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐及其制备方法。
背景技术
SEBS是以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键,具有良好的耐低温,耐候,耐臭氧氧化,热稳定性好等优点,与工程塑料共混,能极大的提高工程塑料的冲击强度和耐低温性。但是SEBS分子链上不含极性或反应性基团,与聚酰胺PA、聚酯、聚氨酯TPU等极性塑料相容性差,为了提高SEBS与这些极性塑料的相容性,往往需要对SEBS进行极性基团的接枝,其中,马来酸酐MAH是应用最为广泛的一种选择。
SEBS的接枝改性主要有溶液接枝和熔融接枝两种方法,采用溶液接枝法进行SEBS接枝MAH,接枝反应时间长,接枝效率低,需要消耗大量有毒、易燃溶剂,生产成本高,对人体伤害大,污染环境,占地大,难于实现连续化操作。
因为SEBS具有良好的热稳定性,可以通过反应挤出进行熔融接枝反应,这种接枝方法具有诸多优点,如生产成本低,对人体伤害小,利于环保,可连续化生产等。
传统的SEBS熔融接枝马来酸酐采用DCP做引发剂,接枝效率低,残留量大,制品颜色较黄,异味大。同时,马来酸酐在接枝过程中容易发生共聚反应,材料交联严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有较高接枝速率,接枝率高,产品异味小的SEBS熔融接枝马来酸酐及其制备方法,所得的材料具有接枝率高,产品异味小,颜色较白等优点。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是,一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,按重量百分比由以下组分组成:
SEBS              95-97%;
引发剂            0-0.2%;
马来酸酐          1.0-2.0%;
苯乙烯单体        0.8-1.5%;
六甲基磷酸三胺    0.2-0.5%;
抗氧剂            0.2-0.4%;
其它助剂          0.5-1%。
所述的热塑性弹性体为线性高分子量SEBS。
所述引发剂为双(叔丁过氧异丙基)苯。
所述的马来酸酐为无色针状晶体。
所述的苯乙烯单体为无色、有香气的油状液体。
所述的六甲基磷酸三胺为无色透明液体。
所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯辅抗氧剂的复配。
所述的其它助剂为润滑剂。
一种上述低气味SEBS熔融接枝马来酸酐的制备方法的技术方案是,包括以下步骤:
a:按重量配比称取BIPB和苯乙烯单体,倒入容器中搅拌,将BIPB溶解于苯乙烯单体中,混合均匀;
b:按重量配比称取余下的其它原料,与a步骤中混合好的物料一起放入到混合器中混合直到均匀;
c:将b步骤中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融反应挤出,造粒;加工工艺如下:双螺杆挤出机一区温度150-155℃,二区温度150-160℃,三区温度155-170℃,四区温度150-165℃,机头160-170℃,螺杆转速220-260,停留时间3~5min,压力为12-18MPa。
本发明具有以下有益效果:
1:使用的原材料都是环保卫生级的,制备的SEBS接枝MAH与人体接触不会造成任何对人体有害的物质。
2:在保证了材料具有较高接枝速率的同时,还具有接枝率高,产品异味小,颜色较白等优点。
3:本发明提出的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐的制备工艺简单。
具体实施方式
将引发剂BIPB溶解于苯乙烯单体中,得到分散均匀的溶液,再和其它物料充分混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融反应接枝。
本发明提供的一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其组成按重量配比为(%):SEBS 95-97%;BIPB 0.1-0.2%;马来酸酐1.0-2.0%;苯乙烯单体0.8-1.5%;六甲基磷酸三胺0.2-0.5%;抗氧剂0.2-0.4%;润滑剂0.5-1%。
其中,SEBS为线性高分子量SEBS;引发剂为BIPB双(叔丁过氧异丙基)苯;马来酸酐为无色针状晶体;苯乙烯单体为无色、有特殊香气的油状液体:六甲基磷酸三胺为无色透明液体;抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯辅抗氧剂的复配;其它助剂为润滑剂。
在本发明中,先按重量配比称取好BIPB和苯乙烯单体,倒入容器,缓慢搅拌,将BIPB溶解于苯乙烯单体中,混合均匀;再按重量配比称取好余下的其它原料,与前面混合好的物料一起放入到混合器中混合直到均匀;最后将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融反应接枝挤出,造粒;加工工艺如下:双螺杆挤出机一区温度150-155℃,二区温度150-160℃,三区温度155-170℃,四区温度155-165℃,机头160-170℃,螺杆转速220-260,停留时间3~5min,压力为12-18MPa。
为便于对本发明进一步理解,现结合具体实施例对本发明进行详细描述:
在下列实施例的复合材料配方中,SEBS选用苯乙烯含量33%,硬度77A的线性高分子量SEBS,如巴陵石化公司生产的,商品牌号SEBS YH-503;BIPB选用分析纯级,如河南以翔化工有限公司生产的,商品牌号BIPB-40C;马来酸酐选用工业级无色针状晶体结构,如上海长风有限公司生产的;苯乙烯单体为无色、有特殊香气的油状液体,选用工业优级,如茂名石化生产的;六甲基磷酸三胺选用分析纯级,如上海鸣龙化工有限公司生产的;抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯,选用Ciba公司生产,商品牌号分别为Irganox1010,和Irganox168。润滑剂选用EBS(乙撑双硬脂酰胺),如常州可赛公司生产的,商品牌号EBS 120。
实施例1:
将苯乙烯单体按重量比为1%(以下均为重量比)称好倒入容器,BIPB 0.15%溶解于苯乙烯单体中,搅拌均匀,再按SEBS 96.25%,马来酸酐1.2%,六甲基磷酸三胺0.4%,1010/168 0.2/0.1%,EBS 0.7%称好,倒入搅拌器,将前面配好的苯乙烯/BIPB混合溶液缓慢滴加到物料中,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速240,停留时间3~5min,压力为14MPa。
实施例2
将苯乙烯单体按重量比为1%(以下均为重量比)称好倒入容器,BIPB 0.15%溶解于苯乙烯单体中,搅拌均匀,再按SEBS 95.65%,马来酸酐1.8%,六甲基磷酸三胺0.4%,1010/168 0.2/0.1%,其他0.7%称好,倒入搅拌器,将前面配好的苯乙烯/BIPB混合溶液缓慢滴加到物料中,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速240,停留时间3~5min,压力为14MPa。
对比例1:
将苯乙烯单体按重量比为1%(以下均为重量比)称好倒入容器,DCP 0.15%溶解于苯乙烯单体中,搅拌均匀,再按SEBS 96.25%,马来酸酐1.2%,六甲基磷酸三胺0.4%,1010/168 0.2/0.1%,其他0.7%称好,倒入搅拌器,将前面配好的苯乙烯/BIPB混合溶液缓慢滴加到物料中,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速240,停留时间3~5min,压力为14MPa。
对比例2:
将BIPB按重量比为0.15%(以下均为重量比),SEBS 97.25%,马来酸酐1.2%,六甲基磷酸三胺0.4%,1010/168 0.2/0.1%,其他0.7%称好,倒入搅拌器,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速240,停留时间3~5min,压力为14MPa。
对比例3:
将苯乙烯单体按重量比为1%(以下均为重量比)称好倒入容器,BIPB 0.15%溶解于苯乙烯单体中,搅拌均匀,再按SEBS 96.65%,马来酸酐1.2%,1010/1680.2/0.1%,其他0.7%称好,倒入搅拌器,将前面配好的苯乙烯/BIPB混合溶液缓慢滴加到物料中,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速240,停留时间3~5min,压力为14MPa。
对比例4:
将苯乙烯单体按重量比为1%(以下均为重量比)称好倒入容器,BIPB 0.15%溶解于苯乙烯单体中,搅拌均匀,再按SEBS 96.25%,马来酸酐1.2%,六甲基磷酸三胺0.4%,1010/168 0.2/0.1%,其他0.7%称好,倒入搅拌器,将前面配好的苯乙烯/BIPB混合溶液缓慢滴加到物料中,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速160,停留时间7~9min,压力为14MPa。
对比例5:
将苯乙烯单体按重量比为1%(以下均为重量比)称好倒入容器,BIPB 0.15%溶解于苯乙烯单体中,搅拌均匀,再按SEBS 96.25%,马来酸酐1.2%,六甲基磷酸三胺0.4%,1010/168 0.2/0.1%,其他0.7%称好,倒入搅拌器,将前面配好的苯乙烯/BIPB混合溶液缓慢滴加到物料中,搅拌均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应接枝,挤出造粒。其中,螺杆各加温区温度设置分别为:一区温度:150℃;二区:160℃;三区:170℃;四区:160℃;机头:165℃;螺杆转速340,停留时间1~2min,压力为14MPa。
性能测试:
接枝率和接枝效率通过酸碱滴定进行测试;
精确称取1g试样,放入100ml的二甲苯溶液中,加热回流,待接枝物全部溶解后,冷却20min,加入浓度约0.05mol/L的KOH-乙醇溶液(自制)10ml,加热回流10min,趁热用浓度0.05mol/L的盐酸-异丙醇溶液(自制)滴定,以酚酞作指示剂。按下式计算接枝率:
Figure BDA0000027341510000071
式中:N1——KOH-乙醇溶液的浓度,mol/L
V1——KOH-乙醇溶液的体积,ml
N2——HCl-异丙醇溶液的浓度,mol/L
V2——HCl-异丙酮溶液的体积,ml
实施例和对比例的配方及材料性能见表
Figure BDA0000027341510000081
由上表可以看出,实施例1和例2的接枝效率很高,达到85%和82.8%,而且气味很小,达到低气味的要求,颜色较白,与其它材料共混时,不会影响最终制品的颜色。在实施例3中,将BIPB换成DCP后,材料的接枝率为0.84,接枝效率下降为70%,且颜色较黄,材料异味严重,马来酸酐残留量较大,交联率较高。实施例4与实施例1相比,未添加苯乙烯单体,接枝效率从85%降低为63.3%,苯乙烯单体在配方中起到抑制马来酸酐共聚的作用,添加后可以有效的防止马来酸酐的共聚,提高材料接枝效率。实施例5与实施例1相比,未添加六甲基磷酸三胺,材料接枝效率也有所下降,从85%下降到72.5%,在配方中,添加剂六甲基磷酸三胺起到一个抑制材料交联的作用,在熔融接枝反应过程中,六甲基磷酸三胺是给电子体,将电子给予阳离子中间体,并终止链增长,起到抑制阳离子的聚合反应。对比实施例6是实施例1,螺杆转速从240下降到160时,熔融接枝反应时间过长,从3-5min上升到7-9min,材料接枝效率下降,材料的交联率增加,颜色变黄。对比实施例7和实施例1,螺杆转速从240上升到340,材料熔融接枝反应时间变短,从3-5min下降到1-2min,材料接枝效率下降明显,很多马来酸酐还未来得及接枝到SEBS上。
以上对本发明所提供的一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐的制备方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,按重量百分比由以下组分组成:
SEBS              95-97%;
引发剂            0-0.2%;
马来酸酐          1.0-2.0%;
苯乙烯单体        0.8-1.5%;
六甲基磷酸三胺    0.2-0.5%;
抗氧剂            0.2-0.4%;
其它助剂          0.5-1%。
2.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述的热塑性弹性体为线性高分子量SEBS。
3.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述引发剂为双(叔丁过氧异丙基)苯。
4.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述的马来酸酐为无色针状晶体。
5.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述的苯乙烯单体为无色、有香气的油状液体。
6.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述的六甲基磷酸三胺为无色透明液体。
7.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯辅抗氧剂的复配。
8.如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐,其特征在于,所述的其它助剂为润滑剂。
9.一种如权利要求1所述的低气味SEBS熔融接枝马来酸酐的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a:按重量配比称取BIPB和苯乙烯单体,倒入容器中搅拌,将BIPB溶解于苯乙烯单体中,混合均匀;
b:按重量配比称取余下的其它原料,与a步骤中混合好的物料一起放入到混合器中混合直到均匀;
c:将b步骤中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融反应挤出,造粒;加工工艺如下:双螺杆挤出机一区温度150-155℃,二区温度150-160℃,三区温度155-170℃,四区温度150-165℃,机头160-170℃,螺杆转速220-260,停留时间3~5min,压力为12-18MPa。
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