聚苯乙烯共混物的形态结构及性能.pdf

第 4 2卷第 6期 2 0 1 4年 6月 塑料工业 CHI NA PL AS TI CS I NDUSTRY 25 核壳改性剂增韧聚苯醚 聚苯乙烯共混物的 形态结构及性能 宋立新 ，任建楠 ，任 亮 ，张明耀 。 ，张会轩 。 ( 1 中国科学院长春应用化学研究所，吉林 长春 1 3 0 0 2 2 ； 2 中国航空工业集 团公 司沈 阳飞机工业集 团公 司，辽宁 沈阳 1 1 0 0 3 4 ； 3 长春工业大学化学工程学院，吉林 长春 1 3 0 0 1 2 ) 摘要 ：采用乳液聚合方法合成 了核壳 比为 5 0 5 0 ( 聚丁二烯 聚苯 乙烯 ，P B P S ) ，粒 径分别 为 1 2 0 n m和 3 5 0 n m 的 P B g P S接枝共聚物，而后将 P B g P S 弹性体与高抗冲聚苯乙烯 ( H I P S )同时作为改性剂增韧聚苯醚 ( P P O) 聚苯 乙烯 ( P S )共混物，考察了基体组成 ( P P O P S )和橡胶粒子尺寸对 H I P s P P 0 P s P B g P S共f 昆 物的力学性能及形态 结构的影响。结果表明，随着基体中 P P O含量的增加，共 昆物的冲击强度和拉伸屈服强度显著提高。H I P S中 S a l a mi 结构橡胶粒子和亚微米尺寸橡胶粒子在 P P O P S基体中分散状态较好，协同增强了共混物的韧性 ；随着 P B g P S橡胶 粒子尺寸的增加，共混物的冲击强度逐渐增加而拉伸屈服强度无明显变化，同时共 昆物的冲击断裂方式逐渐由脆性断 裂向韧性断裂发生转变 。 关键词：乳液聚合；聚苯醚 聚苯乙烯共 昆 物；橡胶粒子尺寸；力学性能；形态结构 D OI ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 5 5 7 7 0 2 0 1 4 0 6 0 0 7 中图分类号：T Q 3 2 6 5 3 ；T Q 3 2 5 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 5 5 7 7 0( 2 0 1 4 )0 6 0 0 2 5 0 4 Mo r p h o l o g y S t r u c t u r e a n d P r o p e r t y o f P o l y p h e n y l e n e O x i d e P o l y s t y r e n e Bl e n d s wi t h Co r e - s he l l M o d i fie r S ONG Li x i n。 ，RE N J i a n 。 n a n ，RE N L i a n g ，Z HANG Mi n g y a o ，Z HANG Hu i x u a n ( 1 C h a n g c h u n I n s t i t u t e o f A p p l i e d C h e m i s t r y ，C h i n e s e A c a d e my o f S c i e n c e s ，C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 2 ，C h i n a ； 2 S h e n y a n g Ai r c r a f t C o r p o r a t i o n， Av i a t i o n I n d u s t r y C o rpo r a t i o n o f C h i n a，S h e n y a n g 1 1 0 0 3 4， C h i n a ； 3 T h e S c h o o l o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g ，C h a n g c h u n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，C h a n g c h u n 1 3 0 0 1 2 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：P B g P S g r a f t i n g c o p o l y m e r s w i t h c o r e s h e l l( P B P S )r a t i o o f 5 0 5 0 w e r e s y n t h e s i z e d b y a n e m u l s i o n p o l y m e r i z a t i o n w i t h d i a m e t e r o f 1 2 0 n m a n d 3 5 0 n m P o l y p h e n y l e n e o x i d e ( P P O) p o l y s t y r e n e ( P S ) b l e n d s w e r e t o u g h e n e d b y P B 。 g P S r u b b e r p a n i c l e s a n d h i g h i mp a c t p o l y s t y r e n e ( HI P S ) T h e e f f e c t s o f PPOP S r a t i o s a n d r u bb e r p a r t i c l e s i z e o n t h e me c ha n i c a l p r o p e r t i e s a nd mo r p h o l o g y s t ru c t ur e o f HI PS PP OPS PB。 g PS b l e n ds we r e s t u d i e d I t wa s f o un d t h a t t h e i n c r e a s e o f P PO c o n t e nt c o u l d e v i d e n t l y i mp r o v e t h e i mpa c t s t r e ng t h a n d y i e l d s t r e n g t h Th e mi c r o me t e r S a l a mi r ub b e r p a ni c l e s a n d s u b mi c r o n s i z e d r u b b e r p a r t i c l e s ha d a g o o d d i s pe r s i o n i n t h e P POPS ma t r i x As a r e s u l t ， t h e s y n e r g i s m be t we e n t h e t wo k i nd s o f ru b b e r p a rti c l e s c o u l d e n h a n c e t h e t o u g h n e s s o f t h e b l e n ds W i t h t h e i n c r e a s e o f PB g PS r u b b e r p a ni c l e s i z e， t h e i mp a c t s t r e n g t h i n c r e a s e d a n d t h e y i e l d s t r e n g t h r e ma i n e d c o n s t a n t ， a t r a n s i t i o n fro m b r i t t l e fra c t u r e t o d u c t i l e f r a c t u r e wa s 0 b s e r v e d Ke ywo r d s： Emu l s i o n Po l y me r i z a t i o n；P P0PS； Ru b be r Pa ni c l e S i z e； Me c ha n i c a l Pr o pe r t y； Mo r p h o l o g y S t ru c t u r e 聚苯醚树脂 ( P P O)是一种应用十分广泛 的工程 塑料 ，具有 良好的机械性能 、电性能 、耐热性 、阻燃 性以及化学稳定性等优点 ，但是 它的缺 口冲击强度 低 、熔体黏度高 、加工性能极差 ，这大大限制了它的 应用。P P O的改性研究中最为有效的方法是利用 P P O 与聚苯乙烯树脂 ( P S )在宽广范围 内的相容性制备 P P O P S合 金 。纯粹 的 P P O P S合 金 的韧性很 差 ， 无实用价值 ，通常加入含有苯 乙烯单元的橡胶类高分 作者简介：宋立新，男，博士研究生，主要从事高分子材料的增韧改性研究。l x s o n g e i a c j 1 c n 2 6 塑料工业 子来提高其 冲击性能 ，如高抗 冲聚苯 乙烯 ( H I P S ) 、 甲基丙烯酸 甲酯 一丁二烯 一苯 乙烯共聚物 ( MB S ) 、 丙烯腈 一丁二烯 一苯乙烯共 聚物 ( A B S )等 。S a n d e n 等人对 P P O P S共混物进行了研究并指出共混物 的链缠结密度 与基体 中 P P O的含量 成正 比，缠结 密 度的增 加将促 使共 混 物力 学性 能显 著 提高。B u c k n a i l L 3 J 等人对 H I P S P P O共混物的增韧机理进行 了系 统 的研究 ，他们指出共混物在形变过程 中银纹和剪切 屈服共存 ，协同提高了共混物 的韧性 。T j o n g 等人 研究 HI P S P P O共混 物的力学 性能 和形变机 理时 发 现 ，共混物中 HI P S含量为 5 0 9 8 时冲击强度最大 ， 此时形变区内部的橡胶粒子发生了空洞化 ，并形成了 银纹 一剪切带。 本文采用乳液聚合技术合成 了粒径为 1 2 0 n m和 3 5 0 l l m的 P B g 。 P S橡胶粒子 ，而后将其与 HI P S同时 作为改性剂对 P P O P S共混物进行增韧 ，考察 了大小 橡胶粒子增韧 P P O P S共混物的协 同作用 ，并研究了 P P O P S组成对 H I P S P P O P S P B g P S共混物力学性 能的影响。 l 实验部分 1 1 实验原料 聚丁 二 烯 胶 乳 ( P B) ：粒 径 3 0 0 n m，固 含 量 5 8 ，中 国 石 油 吉 林 石 化 公 司 ；聚 丁 二 烯 胶 乳 ( P B ) ：粒径 1 0 0 n m，固含量 4 2 ，中国石油盘锦石 化公 司；聚苯 乙烯( P S ) ：6 6 6 D型 ，北京燕 山石化 公司；高抗冲聚苯乙烯 ( HI P S ) ：P H一 8 8型 ，橡胶含 量 ( 质 量 分 数 ) 8 5 ，台 湾 奇 美 公 司 ；聚 苯 醚 ( P P O) ：S - 2 0 1 A型，美 国通用 电气公 司。过 氧化氢 异丙苯 ( C H P ) 、焦磷酸钠 ( S P P ) 、葡萄糖 ( D X) 、 硫酸 亚铁 ( F e S O ) 、氢 氧化 钾 ( K O H)和 苯 乙烯 ( S t ) ：中国石油吉林石化公司。 1 2 主 要仪 器及 设备 转矩流变仪 ：R S 7 5 H型 ，美 国赛默飞世尔科技有 限公司 ；平板硫化机 ：X L B型，青岛亚东橡机有限公 司；悬臂梁冲击实验机 ：xI u 一 2 2型 ，承德材料实验机 制造厂；电子万能材料拉力机 ：I n s t r o n - 1 1 2 1型，美国 英斯特朗公 司；透射 电子显微镜( T E M) ：J E M一 1 0 1 1 型，日本 J E O L 电子 株 式 会 社 ；扫 描 电 子 显 微 镜 ( S E M) ：J S M 5 6 0 0型 ，日本 J E O L电子株式会社 。 1 3 P B - g - P S接枝共聚物的合成 将定量的去离 子水 、S P P 、D X、F e S O 、K O H混 合均匀后加入到装有 P B胶乳的三口瓶中，在氮气保护 下于 6 5 c 【 = 恒温水浴中连续滴加 S t 单体 ，反应 3 h后破 乳 ，经 6 0干燥后得到核壳 比为 5 0 5 0的 P B 。 g 。 P S接 枝共聚物 ，其合成配方如表 1 所示。P B g P S接枝共聚 物的表征结果见表 2 ，其测试方法见文献 5 。 表 1 P B g P S接枝共聚物合成配方 T a b 1 T h e r e c i p e o f P B g P S c o p o l y me r s 成分 用量 去离 子水体积 mL C H P体积 m L S P P质量 g D X质量 g F e S O 4 质量 g K O H质量 g P B质量 g s t 质量 g l 5 0 0 0 3 2 4 3 6 O O 6 0 6 5 1 5 ( 3 0 0 n m) 7 0 9 ( 1 0 0 n m) 3 0 0 表 2 P B 。 g P S接枝共聚物 的表征 Ta b 2 Ch a r a c t e r i z a t i o n o f PB。 g 。 PS c o p o l y me r s 1 4共混物的制备与力学性能测试 将 H I P S 、P P O、P S和 P B 。 g P S接枝粉 料按 不同 比例混合后 ，在转矩流变仪上熔融共混 ( 转