ps共混改性

PS的共混改性研究进展

摘要：综述了国内外聚苯乙烯(PS)树脂的生产、应用及新品种的开发情况，采用接枝共聚物，嵌段共聚物以及反应性共混提高PS/PE相容性的研究方法。本文主要介绍了聚苯乙烯（PS）的改性方法及其在各个领域的应用进展。

关键词：共混改性；接枝共聚物；嵌段共聚物；非反应性共混；反应性共混；增韧改性。

1.前言

聚苯乙烯是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的，英文名称为polystyrene，简称PS，是一种应用广泛性仅次于聚烯烃和PVC 的热塑性材料。PS 较脆，耐环境应力开裂及耐溶剂性能较差，热变形温度相对较低（70～98℃），冲击强度也不高。因而，获得综合性能优良的PS合金材料就成为当前人们关注的一个重要课题。历年来，科学家们不断研究提高PS性能的方法。接着诸如HIPS、ABS、AS 等改性聚苯乙烯系列纷纷涌现。综观各种PS 改性方法，用共混改性PS 的方法投资小、见效快、生产周期短，因而成为改性聚苯乙烯的热点。以下主要介绍几种共混改性方法。聚苯乙烯(PS)与其它通用型塑料相比，有透明、成型性好刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点。因而在包装、电子、建筑、汽车、家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用。但PS的抗冲击性能、耐环境应力开裂及耐溶剂性能较差，热变形温度相对较低(70~98℃)，限制了它的应用。

2. 聚苯乙烯（PS）的共混改性

所谓共混改性是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定

温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学及其他性能得到改善的新材料的过程。聚合物的共混不仅是聚合物改性的一种重要手段，更是开发具有崭新性能新型材料的重要途径。

2.1 PE/PS 共混体系

PE 具有优良的柔性和抗冲击性能，因而，有利于提高PS 的韧性。

（1）非反应性共混

谢文炳就PE、PS 的分子量对PS/PE 共混体系的影响做了研究，并提出，PE 相对分子量增大不会影响共混物拉伸强度而能提高其抗冲击强度；而PS 相对分子量增大，共混体系的冲击强度增加，但韧性下降。Tjong 研究了PS/PE/SEBS （SEBS 是增容剂）体系，发现富PE 相HDPE/PS/SEBS 体系抗冲击强度超过纯HDPE，说明HDPE 可与PS、SEBS 共混而增加其抗冲强度。

接枝共聚物增容作用PS/PE

早在七十年代初，就有用接枝共聚物增容PS/PE体系的报导[2~4]，近年来国内也开始了此方面的工作。陈苏[5~6]等采用PE悬浮接枝聚合苯乙烯的方法，制备了接枝率为38.5%的PE、PS接枝共聚物(GR-Ⅰ相容剂)，并将这种接枝共聚物与SBS复配(GR-Ⅱ相容剂)应用于PS/PE共混体系。由如图1知随着共混物中HDPE含量的增加其拉伸强度Ts下降；图2表明随着共混物中PS含量的增加其冲击强度Is 下降;在HDPE/PS共混物中加入10%GR-Ⅰ相容剂其力学性能均有一定的提高。在HDPE/PS共混物不加相容剂GR-Ⅱ时PS组分的Tg峰在105℃左右，加入相容剂后，此峰变得非常平坦几乎消失。另外，加入相容剂后，共混物HDPE组分的结晶熔融温度Tm向高温方向移动。这些说明了加入此相容剂后共混物的相容性有一定改善。

嵌段共聚物增容研究了嵌段共聚物诸因素对增容效果的影响。他们提出简单构造的共聚物比复杂构造的具有更好的增容效果，即嵌段共聚物的增容效果按下列顺序递减：二嵌段>三嵌段>星型四臂嵌段。使用分子量高的相容剂在增加共混物韧性方面，包括断裂伸长和抗冲强度方面，比分子量低的有利。

（2）反应性共混

Teh 和Rudin 将引发剂、偶联剂溶于苯乙烯单体中，在PE、PS 双螺杆共混挤出时加入该苯乙烯单体，从而减小了PE 的自身偶联，增加了PS 和PE 间的接枝反应。Baker 将RPS、CPE（羟基化PE）、PE、PS 同时加入双螺杆挤出机中，结果表明该法所得共混物性能比用PS-g-PE 增容的PS/PE 性能更好。

PS/PE共混体系的反应增容

对于聚乙烯(PE)与聚苯乙烯(PS)体系，早期大多采用添加接枝物或嵌段共聚物作为相容剂，但这种增容方法的一个明显的缺点在于增容剂需要首先合成，而且造价昂贵，因此，难以实现工业化生产。反应增容则是对PS/PE体系的又一种增容方法，被认为具有价廉、应用方便等优点，但也存在PE，PS需官能化及相内自交联等缺陷。Baker将RPS(侧基有过氧化键的PS)、CPE（羧基化PE）、PE、PS同时加入双螺杆挤出机中，所制得的共混物性能比用PS-g-PE增容的PS/PE性能优异。徐伟强等将RPS和MPE(马来酸酐接枝PE)加入反应式挤出机进行熔融共混挤出，研究表明MPE/RPS反应共混体系的断裂伸长率及拉伸强度比RPS/PE的大。据DMA分析RPS/MPE反应性共混物具有部分交联结构，且使MPE的结晶度及熔点均降低。而国内陈建定、林明德等人用RPS与PE进行共混反应，制成PS-g-PE，对PS/PE具有增容作用，提高共混物的力学性能。

2.2 PS/PP 共混体系

由于PS 与PP 不相容，表面张力大PP/PS 共混物通常是具有不同形态的多相体系，呈现粗糙的相形态，界面黏结差，导致力学性能差。通过加入合适的增容剂如嵌段或接枝共聚物可以改善共混物中组分间的相互作用，影响共混物的相形态。有效的增容剂分布在组分的界面，通过降低界面张力来改善界面黏合力和提高分散相的分散性与抗团聚的能力，促进应力在两相界面的有效传递，防止在相间缺陷部位的断裂，并改善共混物的物理与力学性能。

RPS-MPP（马来酸酐官能化聚丙烯）对PS/PP 体系有较好的反应增容效果。有研究报道，熔融共混法制取的PS/PP 体系有PS-g-PP 接枝物生成。

2.3 PS/PC 共混体系

PC 和PS 结构中都有苯环，用DSC 分析PC/PS 共混物表明，PC 的玻璃化温度降低，而PS 的玻璃化温度升高，即两组分的Tg 互相靠拢，说明PC 与PS 可部分相容。将RPS 与PC 进行反应挤出共混，应力-应变试验及动态力学分析（DMA）表明，RPS和PC 发生了接枝反应。另外，RPS 对PS/PC 共混体系有较好的增容效果。PS-g-MAH（苯乙烯接枝马来酸酐共聚物）、SBS-g-MAH 等增容剂也可用来增容PC/PS 共混体系。聚乙烯接枝马来酸锌（PE-g-MAZn）离聚体对PC/PS 体系增容作用也较显著。

2.4 PS/PMMA 共混体系

PMMA 是透明性和耐候性均较好的塑料。PS 有之共混可望提高其耐热性而不影响体系的透明性。据文献报道，将St/MMA（苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物）、PS-g-MMA和P（St-b-MMA）（苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物）相比，P（St-b-MMA）对PS/PMMA体系有最好的增容效果。

3. PS 增韧改性