高抗冲聚苯乙烯的共混改性研究 (2)

高抗冲聚苯乙烯的共混改性研究

青岛大学材料科学与工程学院闫菁云

摘要：综述了聚苯乙烯(PS)的发展历史,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的工业生产方法和HIPS 改性

的发展趋势及其在阻燃方面的研究。分析了几种材料对PS的改性。

Abstract: It reviewed the development history of PS, the industrial production methods of

HIPS and the development trend of HIPS modification and its application in flame retardant. And it analyzed the modification of PS by several materials.

关键词：高抗冲聚苯乙烯；聚苯乙烯；阻燃；共混改性

高抗冲聚苯乙烯，也就是常说的HIPS，是由弹性体改性聚苯乙烯制成的热塑性材料。由橡胶相和连续的聚苯乙烯相构成的两相体系，已发展为世界上重要的聚合物商品，这种通用产品在冲击性能和加工性能方面有很宽的范围，使其具有广泛的应用，如用于汽车、器械、电动产品、家具、家庭用具、电信、电子、计算机、一次性用品、医药、包装和娱乐市场。

高抗冲聚苯乙烯，是将少量聚丁二烯接技到聚苯乙烯基体上。具有“海岛结构”，基体是塑料，分散相是橡胶。具有诸多的特性：1.耐冲击聚苯乙烯为热可塑性树脂；2.无臭、无味、硬质材料、成形后尺寸安定性良好；3.有优秀的高介电性绝缘性；4.为非品质低吸水性材料；5.其光泽性良好易于涂装。

1、聚苯乙烯的发展历程

聚苯乙烯具有透明，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。聚苯乙烯是应用最广泛的通用塑料之一，尤其是用丁二烯进行增韧改性的高抗冲聚苯乙烯更在各行各业得到了广泛的应用。高抗冲聚苯乙烯(HIPS)基本上保持了苯乙烯(PS)的刚性、加工性、着色性，且韧性较苯乙烯(PS)有较大的提高，但仍存在硬度低，耐热温度不高，不阻燃，刚性、韧性还需进一步提高。为扩大其应用范围，采用纳米无机粒子对其进行改性。

苯乙烯系树脂是五大通用型合成树脂之一,一般按产量仅次于PE、PVC 和PP 而居第四位。聚苯乙烯(Polystyrene ,缩写为PS) , 1839年，德国人第一次从天然树脂中提取出聚苯乙烯。1925 年德国I.G. Farben 工业公司开始从事苯乙烯的工业生产开发工作,1930 年实现工业化生产。1934年，Dow开始在美国生产聚苯乙烯。1952 年Amos 等开发出一种新的生产韧性聚苯乙烯的工艺,其基本原理是在聚合过程中搅拌,从而使橡胶成为分散粒子而不是连续相,这样生产的韧性聚苯乙烯就是所谓的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)。1954年，Dow开始生产聚苯乙烯泡沫塑料。1958 年中国开始筹备生产装置,开创了中国聚苯乙烯树脂的工业生产。

2、高抗冲聚苯乙烯的工业生产方法

高抗冲聚苯乙烯(HIPS)有两种基本的工艺生产：间歇工艺和连续工艺。两种工艺一般都先采用预聚合。预聚完成后，在间歇工艺中以悬浮形式继续进行聚合，在连续工艺中以溶液形式进行聚合。因此间歇工艺也叫本体悬浮工艺，连续工艺也叫溶液工艺。

本体悬浮法聚合生产工序表示如图1。

3、高抗冲聚苯乙烯的发展趋势

3. 1 高光泽高抗冲聚苯乙烯

高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 取代ABS ,不仅要求具有良好平衡的物理机械性,还要求其制品表面相当光泽。改变其内橡胶粒径与形态,辅以特定助剂,则可使其表面

光泽得到较大改善。

3. 2 耐应力开裂高抗冲聚苯乙烯

高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 取代ABS 的重要难题之一是它的耐应力开裂性,目前离完全解决耐应力开裂的问题尚有一段距离,工艺的开发还带有一定的经验性质。

3. 3 阻燃高抗冲聚苯乙烯

赋予HIPS 阻燃性的主要途径是加入阻燃剂、增效剂、稳定剂和其他添加剂。今后,阻燃HIPS在不降低材料物性的前提下,开发阻燃的多功能化,如耐老化、耐UV 阻燃、阻燃增强、阻燃发泡、阻燃耐热等。

3. 4 耐热高抗冲聚苯乙烯

耐热高抗冲聚苯乙烯方面,除了引入α- 甲基苯乙烯(α- SM) 、马来酸酐外,最近用N —苯基马来酸酐胺(PMI) 来提高热变形温度的研究开发也十分活跃。

4、高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 在阻燃方面的研究

高抗冲聚苯乙烯在电子电器等行业得到广泛应用，随着各国对防火要求日益提高，HIPS 的阻燃等级需要达到一个更高的水平。

目前，HIPS使用的阻燃剂主要有含卤（溴）系列、有机磷系列、聚苯醚系列、无机物系列等。使用方法一般采用复合型，来达到协同阻燃的效果，提高阻燃性能，降低阻燃剂的使用量，将对材料的性能的影响降至最低。其中磷系、溴系阻燃剂没有协同阻燃效果，溴系比磷系阻燃剂的产烟量少，阻燃效果略优。

5、聚烯烃共混改性高抗冲聚苯乙烯(HIPS)

5.1 PE改性高抗冲聚苯乙烯(HIPS)

PE 具有优良的柔韧性和冲击性能，将其与高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 共混，有利于提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 的韧性。但是，高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和PE 是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须进行增容改性。

Z.Horak 等研究了不同嵌段苯乙烯-丁二烯聚合物对HIPS/PP 的增容作用，研究发现：多嵌段聚苯乙烯-丁二烯聚合物比二嵌段的增容效果更好。Ruth M.Campimanes Santanaf则将SEBS 加入到PP/HIPS 共混物中，研究表明：当PP/HIPS 为6/3，加入SEBS 量为5% 时，分散的PS 颗粒平均粒径可达0.04~0.12μm，并且改善了共混物的热性能。刘万军等研究了HIPS/PP 在DCP 存在下的熔融反应过程，以及共混物的动态力学性能和热性能。结果表明：高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 在DCP 存在下以苯乙烯(PS) 的降解为主，伴随着聚丁二烯的交联和接枝；HIPS/PP 共混物在DCP 存在下以PP 同高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 的反应接枝为主，这种原位生成的增容剂改善了HIPS/PP 两组分间的相容性。