聚苯乙烯的进展及其改性研究

聚苯乙烯的改性研究及其应用现状

成型0801班

周昌乐 200848030123

摘要：主要介绍了聚苯乙烯( PS )的改性方法及其在各领域的应用研究进展。指出共混改性依然是PS目前主要的改性方法。强调了随着研究工作的深入，纳米材料改性等新的方法将也将有大的突破，必然伴随着PS应用领域的不断发展。

关键词：共混改性；相容性；控制释放；降解材料；缓释材料

Abstract: It mainly introduced the modification methods of polystyrene (PS) and their applications in various fields. Pointed out that the blending modified is still main methods of PS modification at present. Emphasized the research work with deep, nanometer material and so on the new modification methods will will also have big breakthrough, is accompanied by the development of the application field of PS.

Key words: Polystyrene;Blending modification;Compatibility;Degradable material;Sustained release material

聚苯乙烯( PS ) 具有透明、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，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( 7 0 - - 9 8 "

C) ，冲击强度也不高。因而，在PS不显著损失模量的前提下增加其韧性，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，同时也扩大了其应用领域。本文拟就聚苯乙烯改性方法和其应用领域做一综述。

1、PS的改性方法研究进展

1.1 、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，且力学、热学、光学等性能得到改善的新材料的过程。共混不仅是聚合物改性的重要手段，而且也是开发新材料的重要途径。

1.1.1、用聚烯烃(PE)改性PS

PE具有优良的柔性和抗冲击性能，因而有利于提高聚苯乙烯的韧性。但是PS和PE是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须加入相容剂。

1.1.1.1、非反应性共混改性

七十年代初，Barenten和Heikens [1 , 2]用接枝共聚物PS- g- PE增容PS／PE体系。结果表明，加入PS - g - PE能提高PS／PE体系的拉伸和冲击强度，使分散相尺寸减小。谢文炳[ 3；4 ]研究了PS／PE共混体系的抗冲强度、拉伸强度和弯曲强度与增容剂S EBS ( 氢化乙苯胶) 含量的关系。还就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。Tjongt5研究了PS/PE／SEBS ( S E B S是增容剂) 体系，发现S E B S共混而增加其抗冲强度。

1.1.1.2、反应性共混改性

早在1988年，PE t e r就用反应挤出共混制备了PS／PE共混物，并研究了不同分子量的PE 、PS及不同添加剂含量对共混物性能的影响。但他没能就减小PS、PE内部交联和链降解的问题提出解决办法。1 9 9 1 年T e h和R u d i n t T l 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。B a k e d 0 1 将R PS ( 嗯唑啉官能化PS ) C PE ( 羧基化

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。徐伟强[ 9 ] 等将R PS ( 嗯唑啉官能化PS ) 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/R PS反应共混体系的断裂伸长率及拉伸强度比RPS/PE的大：R PS/MPE反应性共混物具有部分交联结构，反应共混使MPE的结晶度及熔点均降低。

1.1.2、聚烯烃( P P )共混改性

聚丙烯拉伸强度高丁PS ，表面硬度也高于PS和ABS ，耐热性能也较好。因而将其与PS共混可望提高PS热性能。但P P与PS不相容，故P P和PS共混必须加入增容剂。用表面处理后的硅填充PS/P P体系能增加聚合物界面间的粘合力，提高PS/P P体系拉伸强度[10] 。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[11]。有研究报道，熔融共混法制取的PS/P P体系有PS -g - P P接枝物生成[12]。

1.1.3、用工程塑料改性PS

1.1.3.1、PS/P C共混体系

P C ( 聚碳酸酯) 、PS均为透明塑科，P C性能优异，抗蠕变性能好，使用温度为-1 10 ℃～1 4 0 ℃，可见光透过率达9 0 ％以上．并且，PS 、P C折光率相近，两者共混，可取长补短．PS的热稳定性、强度及韧性也可得到提高。

PC和PS结构中都有苯环，用DSC分析PC/PS共混物表明[13] 。P C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P C与PS可部分相容。K u n o n .T [14]报道，部分相容的PC/PS受到外力作用时．因其相界面应力分布均匀连续，故冲击和拉伸外力使共混物产生银纹和剪切带，从而使PC/PS共混物力学性能提高。

研究表明R PS对PS/PC共混体系有较好的增容效果[l5]。PSt - g - MA H(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P C/PS共混体系[16] 。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[17]。

1.1.3.2、PS/P A共混体系

尼龙是结晶性聚合物，抗拉强度高于金属，抗压强度与金属接近。其抗冲强度比通用塑料高得多，并且随水分含量的增多抗冲强度提高，耐油、耐溶剂性能好、使用温度为- 4 0 ℃100℃。因而对提高PS的韧性非常有利。

Haipeng Li[18] 分别用磺化聚苯乙烯( HSPS) 和磺化聚苯乙烯锌盐( ZnSPS)作为增容剂。用DMA、SEM、DS C和摆锤冲击法研究了PS/P A1010共混体系的性能。结果表明，HS PS比ZnSPS的粘度小，HS PS的增容效果比ZnSPS好；HSPS使P A基体结晶度下降，而Z n S PS则使P A的结晶度略有上升：当离聚体含量为PS基体的2 0w t％时，共混物的冲击强度达到最大值。Jo．Won H o等[l9]用MAH官能化PS(即MPS ) 与PA6进行反应性共混，通过检测共混物相态、流动性能和拉伸性能表明MPS/PA6体系的各项性能比PS/PA6的简单共混体系有显著变化。并且，高分子量的MPS对PS/PA6体系的增容效果优于低分子量的MPS。

1.1.3.3、PS/PMMA共混体系

PMMA是透明性和耐候性均较好的塑料。PS与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[20]，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-MMAX)(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。

1.1.4、用弹性体改性PS

夏新江[21]用凝聚包覆法制备粒径小于l mm的SBR-g-S t粉末，并将其与PS共混。结果表明，当SBR-g-St熔体流动速率为24. 3，接枝率为28 .1％，SBS-g-St中SBS与接枝St 的质量比为65/35时共混物的无缺口冲击强度可达48.5 k J/m，是未增容PS的21.6倍：但