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1、11级高分子胡雨论文正式版郑州轻院轻工职业学院专科毕业设计(论文)题 目 聚苯乙烯的改性研究及其应用现状学生姓名 胡 雨专业班级 11级高分子学 号 11101012系 别 轻化工程系指导老师 郜 娅完成时间 2014年3月1日聚苯乙烯的改性研究及其应用现状摘 要主要介绍了聚苯乙烯 ( PS )的改性方法及其在各领域的应用研究进展。指出共混改性依然是PS目前主要的改性方法。强调了随着研究工作的深入，纳米材料改性等新的方法将也将有大的突破，必然伴随着PS应用领域的不断发展。 关键词 共混改性；相容性；控制释放；降解材料；缓释材料 目 录摘要 I1 PS的改性方法研究进展 51.1 关于PS的共混

2、改性及目的 51.1.1 用聚烯烃(PE)改性 PS 61.1.2 聚烯烃 ( P P )共混改性 61.1.3 用工程塑料改性PS 61.1.4 用弹性体改性PS 71.2 PS的共聚改性 71.2.1 嵌段共聚 71.2.2 接枝共聚及功能化 81.3 PS的纳米改性 81.4 PS增韧改性 81.4.1 刚性有机粒子增韧改性 PS. 81.4.2 刚性无机粒子增韧改性 PS 91.4.3 弹性体增韧 PS 体系 9 2 PS改性的应用现状 92.1 包装材料 92.2 胶粘剂 92.3 防水涂料 102.4 农用薄膜 122.5 医药 132.6 在控制释放方面的应用 14结束语 15参

3、考文献 16致 谢 191 关于PS的改性方法研究进展 1.1 关于PS的共混改性及目的聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。我们所说的共混改性是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料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，且力学、热学、光学等性能得到改善新材料的过程。共混不仅是聚合物改性的

4、重要手段，而且也是开发新材料的重要途径。我国塑料材料或制品的总成本中，原材料的费用占总成本的70以上因此尽可能降低原材料费用，将会使总成本显著下降，而在售价不变时，会给生产企业带来巨大经济效益。因此追求更廉价的原辅材料，追求使用某种技术使得原辅材料的成本更低，始终是塑料加工企业最有吸引力的目标。例如刚性粒子增韧理论为同时实现材料的高韧性和高刚性开辟了成功的途径。将经过特殊表面处理的无机矿物颗粒在填充到塑料中后，能够使填充材料获得与加入橡胶或热塑性弹性体相同水平的增韧效果，但材料的刚性与模量并未受到较大影响，远远高于橡胶或热塑性弹性体改性的材料，具有极为重要的应用价值在走向社会主义市场经济的今天

5、，企业生存发展的主要手段是增强产品的市场竞争力、扩大产品市场覆盖率，这必然涉及价格低廉、质量可靠、功能新特、手段灵活等四个方面而塑料改性技以为前三者的实现提供可能，建立坚实的基础，这也是近年来出现的最热门的一个措施、一门学问和一种手段。1.1.1 用聚烯烃(PE)改性 PS 聚烯烃(PE)改性 PS是指将两种或两中以上聚合物材料、无机材料及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成宏观上均匀，且在力学、热学和光学等性能上得到改善的新材料的过程。共混改性方法投资小、生产周期短，因而成为PS改性的热点不仅是聚合物改性的重要手段，也是开发新材料的重要途径其实PE具有优良的柔性和抗冲击性能，因而有利于提高

6、聚苯乙烯的韧性。但是PS和PE是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须加入相容剂。1.1.1.1 非反应性共混改性 1970年至1980年，Barenten和Heikens 1 , 2用接枝共聚物 PS- g- PE增容 PSPE体系。结果表明，加入PS - g - PE能提高PSPE体系的拉伸和冲击强度，使分散相尺寸减小。 谢文炳 3；4 研究了PSPE共混体系的抗冲 强度、拉伸强度和弯曲强度与增容剂S EBS ( 氢化乙苯胶) 含量的关系。还就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冲击强度；而 PS相对分

7、子量增大，共混体系的冲击强度增加，但韧性下降。Tjongt5研究了PS/PESEBS ( S E B S是增容剂) 体系，发现 S E B S共混而增加其抗冲强度。1.1.1.2 反应性共混改性 1988年，PE t e r就用反应挤出共混制备了PSPE共混物，并研究了不同分子量的 PE 、PS及不同添加剂含量对共混物性能的影响。但他没能就减小PS、PE内部交联和链降解的问题提出解决办法。1 9 9 1 年 T e h和 R u d i n t T l 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。

8、B a k e d 0 1 将 R PS ( 嗯唑啉官能化 PS ) C PE ( 羧基化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。徐伟强 9 等将 R PS ( 嗯唑啉官能化PS ) 和MPE ( 马来酸酐接枝 PE ) 加入反应式挤出机进行熔融共混挤出，研究表明 MPE/R PS反应共混体系的断裂伸长率及拉伸强度比RPS/PE的大：R PS/MPE反应性共混物具有部分交联结构， 反应共混使 MPE的结晶度及熔点均降低。1.1.2 聚烯烃 ( P P )共混改性聚丙烯拉伸强度高丁 PS ，表面硬度也高于 PS和A

9、BS ，耐热性能也较好。因而将其与 PS共混可望提高PS热性能。但 P P与 PS不相容，故 P P和PS共混必须加入增容剂。用表面处理后的硅填充PS/P P体系能增加聚合物界面间的粘合力，提高PS/P P体系拉伸强度10 。 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11。 有研究报道， 熔融共混法制取的PS/P P体系有PS -g - P P接枝物生成12。 1.1.3 用工程塑料改性PS1.1.3.1 PS/P C共混体系 P C ( 聚碳酸酯) 、PS均为透明塑科，P C性能优异，抗蠕变性能好，使用温度为-1 10 1 4 0 ，可见光透过率达

10、9 0 以上并且，PS 、P C折光率相近，两者共混，可取长补短PS的热稳定性、强度及韧性也可得到提高。PC和PS结构中都有苯环，用DSC分析PC/PS共混物表明13 。P C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P C与 PS可部分相容。K u n o n .T 14报道，部分相容的PC/PS受到外力作用时因其相界面应力分布均匀连续，故冲击和拉伸外力使共混物产生银纹和剪切带，从而使PC/PS共混物力学性能提高。研究表明R PS对PS/PC共混体系有较好的增容效果l5。PSt - g - MA H(苯乙烯接枝马来酸酐共聚物)、SBS-g-MAH等增容剂也可用来增

11、容 P C/PS共混体系16 。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17。 1.1.3.2 PS/P A共混体系尼龙是结晶性聚合物，抗拉强度高于金属，抗压强度与金属接近。其抗冲强度比通用塑料高得多，并且随水分含量的增多抗冲强度提高，耐油、耐溶剂性能好、使用温度为- 4 0 100。因而对提高PS的韧性非常有利。 Haipeng Li18 分别用磺化聚苯乙烯( HSPS) 和磺化聚苯乙烯锌盐( ZnSPS)作为增容剂。用DMA、SEM、DS C和摆锤冲击法研究了PS/P A1010共混体系的性能。结果表明，HS PS比ZnSPS的粘度小，HS PS的

12、增容效果比ZnSPS好；HSPS使 P A基体结晶度下降，而 Z n S PS则使 P A的结晶度略有上升：当离聚体含量为PS基体的2 0w t时，共混物的冲击强度达到最大值。Jo Won H o等l9用 MAH官能化PS(即MPS ) 与PA6进行反应性共混，通过检测共混物相态、流动性能和拉伸性能表明 MPS/PA6体系的各项性能比PS/PA6的简单共混体系有显著变化。并且，高分子量的MPS对PS/PA6体系的增容 效果优于低分子量的MPS。1.1.3.3 PS/PMMA共混体系PMMA是透明性和耐候性均较好的塑料。PS与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20，将St/M

13、MA( 苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物)、PS-g-MMA和P (St-b-MMAX)(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。1.1.4 用弹性体改性PS夏新江21用凝聚包覆法制备粒径小于l mm的SBR-g-S t粉末，并将其与PS共混。结果表明，当SBR-g-St熔体流动速率为24. 3，接枝率为28 .1，SBS-g-St中SBS与接枝St的质量比为65/35时共混物的无缺口冲击强度可达48.5 k J/m，是未增容PS的21.6倍：但其弯曲强度和拉伸强度有所下降。适用于工业、民用建筑如屋面、地下室、墙体、卫生间、水池、水

14、渠、地铁、洞库、公路、桥梁和机场跑道等防水保护工程，并适用于金属容器、管道防腐保护，是一种用途广泛、性能优异的防水材料，既可单层使用，也可复层；既可热熔施工，亦可冷粘，玻纤增强聚酯毡卷材可用于机械固定单层防水，但需要通过抗风荷载实验，玻纤毡卷材适用于多层防水的底层防水，外露使用采用上表面隔离材料为不透明的矿物粒料的防水卷材，地下工程防水采用表面隔离材料为细砂的防水卷材.1.2 PS的共聚改性 通过共聚方法使苯乙烯单体与第二单体共聚，主要为嵌段共聚或接枝共聚，这样通过引入柔性链段既保持了问规聚苯乙烯原有的优良性能，又提高了它的韧性，并改善了加工性能。文献22已对SPS (间规聚苯乙烯)改性中的磺

15、化、卤化、乙酰化，接枝改性，苯乙烯与a-烯烃、二烯烃共聚等化学方法做了介绍。1.2.1 嵌段共聚 SPS与其他聚烯烃的共混相容性较低，两者共聚则所得产物兼具刚性和韧性。第二单体一般为a-烯烃。林尚安、祝方明、伍青等23分别采用CpTi (OPh) 3/MAO、CpTi (OCH2CH3) 3/MAO、C p T i ( O B z ) J MAO、CpTi (OBz)3/MAO和CpTi(O- n-Pr)MAO等催化体系，合成sPS-b - PE 、 s PS -b - P o l y ( S - c o - E ) 、 s PS - b - a P P 、 s PS - b - P B嵌段共聚物。他们还以C p * T i ( O B z ) j mMAO/T I B A为催化体系，先加丙烯聚合，抽除剩余丙烯，再加入苯乙烯进行共聚合，得到了P P-b - s PS嵌段共聚物。总之，用茂金属催化剂催化苯乙烯与第二单体共聚，既保持了聚苯乙烯的刚性，又增强了柔性。但目前还存在着催化共聚活性较低、产物多为共聚物和均聚物的混合物等问题，且组成较难控制。此外，有关共聚单体对共聚物结晶性能影响的报道不多。1.2.2 接枝共聚及功能化接枝共聚是指大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应，所形成的产物称作接枝共聚物。接枝共聚物的性能决定