第三章 塑料增韧.ppt

第三章 塑料增韧 概况 聚苯乙烯（PS）的增韧研究 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的增韧研究 聚氯乙烯（PVC）的增韧研究 聚丙烯（PP）的增韧研究 聚酰胺（PA，Polyamide）的增韧研究 3.1 概况 在品种繁多的高分子合金体系中，产量最大，品种最多，对性能改进最为突出的一大类就是橡胶增韧塑料。 聚苯乙烯等通用塑料的最大弱点——脆性大，当产生2％左右的伸长形变时就发生断裂，抗冲击强度很差。 但是，通过适当的物理或化学改性，将5～20％的橡胶“掺入”塑料中，就可以使塑料的脆性从根本上得以克服。 HIPS的出现较PS晚了二十年，但目前的产量已大大超过了普通PS。 HIPS等橡胶增韧塑料的生产应用和对其结构——性能的研究，促进了一大批新型增韧塑料的开发。PVC、PP、PA、POM等工程塑料的增韧研究和应用，开拓了高分子工业的一个新领域。 橡胶增韧塑料被认为是近三十年来高分子科学与工业发展史上的一个重大成就。 3.1.1 PS的增韧研究 通过对HIPS、ABS的讨论，推广出具有普遍意义的结论。 HIPS的主要化学成份： （聚苯乙烯）＋（橡胶-苯乙烯的接枝共聚物） ABS的主要化学成份： （St-AN无规共聚物）＋（St和AN对橡胶的接枝共聚物） 橡胶通常为： 丁苯橡胶（SBR）或聚丁二烯橡胶（PB） 早在上世纪20年代人们就试图用PS和橡胶的共混来实现增韧，但是由于PS和橡胶粒子之间的不相容性，两相间表面能高，没有足够的粘合力，因此在提高抗冲击强度的同时，必然明显的降低聚合物的强度。 抗冲击强度的提高是以牺牲抗张强度为代价的，无法达到改性的目的。 原因出现在混合物的界面。因此，人们就把注意力集中到改善混合物的界面状态。 通过接枝的办法来制备共混物是方法之一。 分离、表征技术的发展，特别是电子显微技术直接应用于HIPS形态的观察，探明了特种形态的形成过程——发展了“增韧理论”。 橡胶粒子的尺寸、分布，对PS的包藏，接枝程度，橡胶交联程度，PS支链的分子量、分子量分布等都对HIPS的性能产生影响。 ABS ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物，事实上是一种复杂的聚合物共混体系。 最初是以机械共混的方法来生产ABS【B型ABS：BA胶乳与AS树脂乳液共混、共凝聚】，但很快就被接枝共聚（G型ABS） ，包括乳液法和本体共聚（本体－悬浮法）所取代，由于制备方法的不同，使得ABS具有产品种类和应用上的多样性。 乳液法的操作方法是：将苯乙烯、丙烯腈、引发剂、水等加到预先制备好的聚丁二烯胶乳中，进行聚合，乳胶粒子被单体溶涨，形成了乳胶粒子的包藏结构。同时部分单体在乳胶粒子表面聚合，在乳胶粒表面生成PSAN塑料壳层，形成了所谓核-壳结构（Core-Shell）。 单体/橡胶，是控制产物组成、接枝度、包藏等的重要因素。实际生产中，先聚合制得高橡胶含量的ABS粒子，再与所需量的SAN共混制备ABS。 具体生产方法可分为： 乳液接枝共聚-共混法 乳液接枝共聚-乳液共混法 乳液接枝共聚-树脂共混法：接枝的母体ABS树脂（接枝率35％）与AS树脂共混 乳液-悬浮接枝共聚-共混法 乳液-本体接枝共聚-共混法 本体-悬浮接枝共聚-共混法 连续本体接枝共聚-共混法 ABS树脂具有复杂的两相结构：橡胶相（分散相）、树脂相（连续相）以及两相过渡层。 橡胶相：ABS中橡胶相的组成、分子量、交联度、含量、粒度、粒度分布、胶粒几何形态、胶粒的分散状态、胶粒内包藏树脂的量等 树脂相：ABS中AS树脂的组成、组成排列方式、分子量、分子量分布等 接枝共聚物：接枝共聚物主链和支链的组成及排列方式、接枝率、接枝层厚度 3.1.2 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的增韧研究 在PMMA的增韧改性研究中，保持PMMA的高度透明性是延续其材料竞争力的重要因素。 但在实际操作上，无论将PMMA和橡胶共混或是在橡胶存在下进行MMA的聚合，由于橡胶相和塑料相折光指数不同，在获得高韧性的同时必定丧失透明性，失去透明性的PMMA尽管具有材料的性能，但由于其价格较高，也就失去了它和HIPS和ABS的竞争能力。 折光率对单体的组成具有加和性。Fig.2列出了几种材料的折光率数值： 3.1.3 聚氯乙烯（PVC）的增韧研究 PVC增韧曾经主要是通过共混来实现。 PVC（δ=9.5～9.7 Cal0.5/cm1.5)将其和PB （δ=8.0～8.6 Cal0.5/cm1.5)共混，两者的溶度参数相差甚大，完全不互溶，也没有亲和力，性能很差。 选用NBR代替PB，随着NBR中丙烯腈含量的增加，极性增加，与PVC的亲和力也增加。 电镜研究结果表明：在PVC～NBR共混体系中，相区尺寸随丙烯腈含