聚苯乙烯(PS),乳名:苯乙烯,后通過(guò)自由基聚合,成為聚苯乙烯。其性,透明,絕緣,好色(易染色);低吸濕,價(jià)格還便宜。因此,常常被賣到電子、汽車、包裝、建筑、儀表、家電、玩具和日用品等行業(yè)中做苦力。
正所謂,便宜沒(méi)好貨,好貨不便宜。便宜的聚苯乙烯的缺點(diǎn)也挺多,比如說(shuō),受不得打(脆性大)、身子弱,受不得環(huán)境變化(耐環(huán)境應(yīng)力差)、胃寒,更是喝不了各種飲料(耐溶劑性差)。因此,常常需要通過(guò)吃藥養(yǎng)生(改性)來(lái)治療這些毛病。比較常見(jiàn)三大手段是:共混改性、共聚改性以及無(wú)機(jī)納米粒子改性。
一、共混改性
共混改性:就是把兩種或兩種以上的聚合物材料、無(wú)機(jī)材料及助劑,經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌,*獲得力學(xué)均勻、熱性能、光性能得到改善的材料。
共混特點(diǎn):共混改性方法投資小、生產(chǎn)周期短,因而成為PS改性的熱點(diǎn),不僅是聚合物改性的重要手段,也是開(kāi)發(fā)新材料的重要途徑。
PS/PE
聚乙烯(PE)具有優(yōu)良的柔性和抗沖擊性能,因而有利于提高PS的韌性。但PS和PE是兩種不相容的高聚物,共混改性時(shí),需加入適當(dāng)?shù)南嗳輨?。PS與PE共混有兩種手段可以實(shí)現(xiàn),即反應(yīng)性共混和非反應(yīng)性共混。
在反應(yīng)性共混的研究中,將增強(qiáng)PS(RPS)、羥基化PE(CPE)、PE和PS同時(shí)加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出得到共混改性PS。
注:PE相對(duì)分子量增大不影響共混物的拉伸強(qiáng)度,同時(shí)還可提高共混物的抗沖擊強(qiáng)度。
PS/PP
聚丙烯(PP)拉伸強(qiáng)度和表面硬度均高于PS,耐熱性能也較好,因而將其與PS共混可提高PS的熱性能。
但PP與PS不相容,故需加入增容劑。常用表面處理后的硅填充PS/PP體系能增加聚合物界面間的粘合力,提高PS/PP體系的拉伸強(qiáng)度。馬來(lái)酸酐官能化聚丙烯(RPS-MPP)對(duì)PS/PP也有較好的反應(yīng)增容效果。
PS/PC
聚碳酸酯(PC)性能優(yōu)異,抗蠕變性能好,可見(jiàn)光透過(guò)率可達(dá)90%以上,與PS折光率相近,且可與PS共混,使PS的熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度和韌性都有所提高。
部分相容的PS/PC受外力作用時(shí),因其相界面應(yīng)力分布均勻連續(xù),故沖擊和拉伸外力使共混物產(chǎn)生銀紋和剪切帶,從而提高了PS/PC共混物的力學(xué)性能。
二、共聚改性
共聚是對(duì)PS進(jìn)行改性的重要方法之一,通過(guò)單體苯乙烯與第二單體共聚的方法引入柔性基團(tuán),從而達(dá)到既保持PS原有優(yōu)良性能,又提高韌性、改善加工性能的目的。主要有嵌段共聚和接枝共聚兩種方法。
1、嵌段共聚
PS與其他聚烯烴的共混相容性較低,但兩者共聚則可得到兼具剛性和韌性的產(chǎn)物。第二單體一般為α-烯烴。用茂金屬催化劑催化苯乙烯與第二單體共聚,既保持了PS的剛性,又增強(qiáng)了其柔性。
2、接枝共聚
用茂金屬催化劑通過(guò)接枝共聚合成了苯乙烯與其含硼衍生物的共聚物,并對(duì)產(chǎn)物的硼基團(tuán)進(jìn)行了氧化和氫氧化。
通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng),合成了一系列PS接枝共聚物,實(shí)現(xiàn)了聚苯乙烯的功能,且可以通過(guò)控制溴化程度與加入單體量來(lái)控制接枝密度和接枝鏈的長(zhǎng)度。
通過(guò)原位鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng),在合適的反應(yīng)條件和催化體系中,合成了末端含極性基團(tuán)的PS接枝共聚物,可以實(shí)現(xiàn)PS的功能化。
三、無(wú)機(jī)納米粒子改性
無(wú)機(jī)納米粒子由于具有獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特性,其性能與一般的粉體和塊狀材料有顯著的區(qū)別。將無(wú)機(jī)納米材料與PS在一定工藝條件下復(fù)合,可大幅度提高聚合物材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱性能、耐摩擦性能等。PS/無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)合材料的制備方法較多,主要有以下幾種。
1、熔融共混法
將改性納米粒子加入熔融樹(shù)脂中,共混后成型即得共混產(chǎn)物。因?yàn)榧{米粒子容易發(fā)生團(tuán)聚,粒子在體系中難以均勻分散,因此該方法的關(guān)鍵是在共混前要對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理。
采用機(jī)械共混法制備了PS/納米粒子復(fù)合材料,能顯著改善復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度,提高熱流動(dòng)性。
2、溶液共混法
溶液共混法:把基體樹(shù)脂溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?,加入納米粒子,充分?jǐn)嚢枋辜{米粒子分散混合均勻后,除去溶劑得到共混產(chǎn)物。將酸氧化處理的多壁碳納米管MWNTs浸潤(rùn)于四氫呋喃溶液中,然后將PS溶于該溶液,超聲波處理3h,制得PS/多壁碳納米管復(fù)合導(dǎo)電材料,該共混方法可提高材料的儲(chǔ)能模量和導(dǎo)電性能。
3、原位聚合法
原位聚合法:指將經(jīng)過(guò)表面處理的納米粒子加入到單體中,混合均勻,然后在適當(dāng)條件下引發(fā)單體聚合,從而制得PS/納米復(fù)合材料。利用原位法制備了PS/蛭石納米復(fù)合材料,相對(duì)PS,復(fù)合產(chǎn)物的分解溫度得到明顯提高。
PS的改性目前已有很多方法,但改性產(chǎn)品的綜合性能,改性機(jī)理,都有待于進(jìn)一步提高。因?yàn)?,改性產(chǎn)品的抗沖擊性能、耐熱性能、耐化學(xué)性能與加工性能也需要滿足更高的要求,以實(shí)現(xiàn)PS改性產(chǎn)品更廣泛的應(yīng)用。(文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))