PS 改性及其应用研究进展.doc

PS 改性及其应用的研究进展 摘 要：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；相容性；控制释放；降解材料；缓释材料 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 [1]。以下主要介绍几种共混改性方法。 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]。 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[3]。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[4]。 （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[5]。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[6]。 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[7,8]。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[9,10,11]。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[12,13]。 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[14]。 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[15]。 3. PS 增韧改性 3.1 刚性有机粒子增韧改性PS 章文贡等使用混合稀土烷氧化合物掺杂PS，因其掺杂的改性PS 结构中存在着稀土金属离子与苯环的配位作用，改性后的PS 的玻璃化温度随稀土含量增加而下降，但其抗冲性能却显著提高，表明三异丁氧基混合稀土对PS 有较好的增韧作用。与单一稀土烷氧化合物相比，稀土掺杂量更大，产物透明度更高，增韧效果更好，且混合稀土价格低，因而有更好的应用前景[16]。 3.2 刚性无机粒子增韧改性PS 近年来随着纳米技术的