填充间规聚苯乙烯的结晶行为与晶型研究 .doc

填充间规聚苯乙烯的结晶行为与晶型研究 赵翔 陆明 麦堪成* (中山大学材料科学研究所　广州　510275) 摘要：用示差量热扫描法和X射线粉末衍射研究了滑石粉等四种无机填料对间规聚苯乙烯（sPS）结晶行为和晶型的影响，并对苯乙烯（St）与丙烯酸（AA）及马来酸酐（MAH）双单体接枝(PS-g-AA和PS-g-MAH)改性滑石粉填充sPS复合材料的结晶行为和晶型进行深入研究，并对晶型改变影响原因进行了讨论。结果表明,未经改性的滑石粉对sPS有明显的异相成作用，但对sPS晶型没有影响，而经St与AA（或MAH）接枝改性的滑石粉在较低熔融温度下可诱导sPS形成β晶。 关键词：间规聚苯乙烯 无机填料 滑石粉 结晶行为 晶型 前言 间规聚苯乙烯（sPS）是由日本出光公司在1985年首先合成的一种新型工程塑料。sPS具有耐热性优良（熔点高达270℃），密度低、尺寸稳定、耐热性、耐溶剂性好等诸多优点，因而引起广泛关注 sPS存在复杂的同质多晶现象[1~4]，有4 种稳定的晶型, 即α、β、γδ晶型。α和β型晶体的分子链构象是全反式的平面锯齿构象, γ和δ的分子链构象为s (2/1) 2螺旋构象[2]。Woo等[5]研究表明，Tmax升高，α晶减少，而β晶含量增多。在最高熔融温度(Tmax)为280℃左右时，α和β两种晶型共存；Tmax低于280℃时有利于α晶的生长, 而升高Tmax有利于β晶的生长。 sPS的脆性限制了其广泛应用。一般纯sPS主要用作膜材料、纤维等, 而要作其他用途必须经过改性。sPS改性主要包括共混改性[5-11]和共聚改性[16-22]。而无机填料填充改性sPS则少有报道。本实验用熔融共混法制备了无机填料填充sPS复合材料，并对其结晶行为和晶型进行了研究。 实验部分 1. 原材料 sPS：Dow化学有限公司 二氧化硅(SiO2)：德国DEGUSSA公司生产，牌号Aerosil 380 氢氧化镁(Mg(OH)2)：佛山金戈消防材料有限公司，型号1.6# 二氧化钛(TiO2)：上海跃江钛白化工制品有限公司，R-902型（锐钛型） 滑石粉(Talc)：广西龙胜滑石粉厂，塑料级 苯乙烯（St）：广州化学试剂厂，A.R 丙烯酸（AA）：天津化学试剂厂，A.R 马来酸酐（MAH）天津化学试剂厂，A.R 滑石粉表面处理 采用双单体改性。将苯乙烯（St）、丙烯酸（AA）（或马来酸酐（MAH））、引发剂（AIBN）和滑石粉按一定配比混合均匀，加进250mL球磨罐中，球磨1h，转速300r/min。接枝产物以二甲苯为溶剂抽提24h，除去均聚物，真空干燥，用200目筛过筛，得到PS-g-AA和PS-g-MAH改性滑石粉。 无机粒子填充间规聚苯乙烯复合材料的制备 将干燥后的sPS和5wt%的无机粒子混合均匀后，在密炼机（吉林大学仪器厂生产）中于280℃密炼5min，螺杆转速70r/min。制备的无机粒子填充sPS复合材料样品命名为sPS－XX为样品中的无机粒子)。 4. DSC分析 Perkin-Elmer DSC-7型示差扫描量热仪，在N2保护下，以200℃/min的速率从室温升温至最高熔融温度（Tmax），恒温10min消除热历史后，以10℃/min降温至室温。 5. WAXD分析 将样品在DSC中按DSC实验方法进行热处理后，在日本Rigaku公司的D/max 2200vpc型粉末X射线衍射仪（管压40kV，0mA，CukαWAXD曲线，扫描速率2o/min，扫描角度范围3～30o。 图Ⅰ 不同Tmax下各种无机填料填充sPS结晶温度 （Tmax：最高熔融温度 Tc：结晶温度） 图Ⅱ是sPS及其复合材料在Tmax=290℃熔融后降温结晶所得样品的WAXD图谱。图中各样品WAXD谱图上均出现α晶（2θ ≈ 6.7, 11.7, 14.1, 15.6 and 18.0o) [12-13]与β晶（2θ ≈ 6.2, 10.4, 12.4, 13.7, 18.6, and 21.3o) [12, 14-15]的特征衍射峰（图中将其中几个较明显峰标注出来)。说明sPS及其复合材料均得到α晶与β晶混合晶型样品，加入这几种无机填料对sPS晶型几乎没有影响。 图Ⅱ Tmax=290℃下各种无机填料填充sPS 的WAXD图谱 2. St与AA、MAH接枝改性Talc填充sPS复合材料的研究 2.1 St与AA、MAH改性滑石粉的IR性质 图Ⅲ为未经改性及改性后滑石粉的IR谱图（图中sPS-Talc-AA表示AA与St单体接枝后改性sPS-talc，sPS-Talc-MAH表示MAH与St单体接枝后改性sPS-talc）。观察到，未经抽提的改性滑石粉IR谱图中在2360-1处有特征峰，是聚合反应形成的