聚苯乙烯(ps)共混改性

• 三、什么叫共混改性
• 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 。
四、PE/PS 共混体系
• 一、聚苯乙烯的介绍
• 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 。
• 二、聚苯乙烯的性能
PS原料为无毒、无色透明粒状物，易燃，燃烧时软化、 起泡，有黑烟，并伴有苯乙烯单体的甜香味。 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
4.2 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[12]，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。
4.3 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。
• （1）非反应性共混 • 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。
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4.4 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-gMAH（苯乙烯接枝马来酸酐共聚物）、SBS-gMAH 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
5.2 防水涂料
• 用丙烯酸接枝改性废聚苯乙烯（PS）泡沫 塑料，与石油沥青共混，制得水乳型防水 涂料，用作建筑物屋顶防水材料。实验结 果表明，丙烯酸可增大乳化效果，比单纯 PS 改性材料柔韧性要好，也可改善涂料的 附着性能与成膜性能，涂料的性能指标达 到防水涂料的要求
4.1 接枝共聚物增容作用PS/PE
• 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。 由图3可知，在HDPE/PS共混物不加相容剂GRⅡ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
（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 。
五、应用现状
• PS 是一种不可降解塑料，使用后在环境中 长期积累，会造成环境的污染，这点也限 制了PS 的应用范围。但对PS 进行改性后， 不仅改善了PS 的性能，而且扩大了PS 的 应用领域，例如，农用薄膜、包装材料、 涂料、农药缓释剂和药物缓释材料等方面
5.1 包装材料
• 淀粉接枝PS 加工成膜材料、包装材料等， 外观、降解和实用性理想；含淀粉20％～ 30％（质量分数）的St-g-PS 制成瓶强度与 通用PS 塑料类似。St-g-PS 与PS 共混型 一次性快餐用具、包装盒及防震填料等， 气密性和机械强度高，成本低，户外直晒 降解快，土埋降解亦佳 。
• 嵌段共聚物增容PS/PE系统的研究了嵌段共 聚物诸因素对增容效果的影响。得出简单 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。
4.5 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，将St/MMA（苯 乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物）、PSg-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-bMMA）对PS/PMMA体系有最好的增容效 果。。