聚苯乙烯／高密度聚乙烯反应共混的研究

V L14 1998年 3月 高分子材料科学与工程 P(MJYMER MATERIAIS SCIENCE AND D INⅡ ING No．2 ,Mar．1998 聚苯乙烯／高密度聚乙烯反应共混的研究 ㈣ ⋯ 曼 。 ／ 摘要 在有机过氧化抽和兜联荆作用下，聚苯乙烯(Ps)和高密度聚乙烯( )PE)在HAAKE流变担的密炼室中进_秆 关键词聚苯乙烯 豪鲁 PS的剐性好，但性脆，人们企图通过加入韧性 较好的PE来提高 PS的冲击性能，但是PS和 PE之 间的相容性很差，链段之间相互扩散的倾向较小，相 互之间的结合力低，故机械共混物的性能很差。通过 加入相容剂的方法可提高两相界面间的结台力，增 加共混体系中PS和 PE的相容性“’ 。然而相容剂 (如SEBS)价格较高，经济上过不了关。近年来，PS 和 PE反应共混增容的技术开始受到重视0 ]，并取 得了一定的进展，但所达到的共混物冲击性能远达 不到使用的要求。本文设计了一种两次共混的方法， 即将 PS、PE和st单体在过氧化物和交联剂的作用 下，首先共混制得母料，然后将此共混物与PS机械 共混。这在一定程度上克服了一次共混的缺点，使一 次共混时产生的PS和 PE接枝，交联共聚物更好地 分散，充分发挥其增容的作用，提高了共混物的性 能。 l 实验部分 l，1 实验药品 高密度聚乙烯(HDPE)：GD 7255，辽宁石油化 学纤维工业总公司产品。聚苯乙烯(PS)：535，湛江 中美化学工业有限公司产品。苯乙烯(st)：化学纯， 上海裕利化工厂产品。过氧化物类引发剂(I和Ⅱ) I，低温过氧类引发剂；I，高温过氧类引发剂。 1．2 Ps和 PE共混物的制备 将PS、PE、St单体与不同浓度的过氧化物和交 联剂分别在HAAKE Rheocord 90流变仪的密炼室中 收稿日期：1995—11—0B 联系人：周持 ．第一作者：王文新，男，26岁，博士生 PE共混物母料。同时观察并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 第一次反应共混时 的加工流变曲线，再将母料与PS进行第二次共混， 得到PS／PE最终共混物。 按 Tab．1要求，改变第一次共混时PS和 PE的 比例、过氧化物种类、第二次共混温度等因素重复实 验，得到理论组成(二次共混后)为PS／PE=84．6／ 15．6(未加st)和PS／PE／St=82／15．6／2．4(加 St)的 7组共混物，进行对比。 Tab．1 P|印m Ⅱon ofthe PS／PE blends 1．3 共混物性能的测试 将所制得的PS／PE共混物制成 50 rFu-~×10 mm ×3 rFu-~的非标无缺口冲击样条，在 xcJ一4O简支粱 冲击试验机上测定其冲击强度。将冲击断裂后的样 条断面截下，经制样后在真空镀膜机中进行表面镀 金，由S570型扫描电子显微镜观察分散相的形态。 用上海产 CDR一1型差动热分析仪(DSC)测定热性 能。 得 制 对 时 l里 ， ∞ 熔 维普资讯 http://www.cqvip.com 高分子材料科学与工程 2 结果与讨论 2．1 反应共混过程中的流变行为 由Fig．1可见，a、b、C、d 4条流变曲线明显不同， a曲线扭矩熔融峰后基本保持不变；b曲线则形成了 一 峰底，然后保持在较高的扭矩水平线上；C曲线变 化趋势与 b相同，怛同一时间点的扭矩小于 b曲线； d曲线变化趋势与b、C不同，有第二个扭矩变化峰。 从以上实验结果可以明显看出，在加入过氧化物和 交联剂的共混过程中，PE和 PS发生交联、接枝反 应，共混体系分子量增大。s{单体的加入可以显著 减小共混体系的粘度，这可能是由于St自身的聚合 要消耗部分过氧化物，使得用于交联的过氧化物量 减少，交联度下降；另外，st单体在反应初期对 PS 和PE熔体有溶解作用，使体系粘度降低。d曲线与 b、C曲线的不同，可反映出共混物相结构的不同，A、 B两组共混物中PE为连续相或占共连续相的多部 分，而C组共混物中PS为连续相或占共连续相多 部分，故影响其宏观体系粘度的变化。 0 Fig．1 T0rqu}time relationship a：PS／PE(40／BO)l b：PS／PEn KⅨide(1)(,io16o／ 0 7)：c：PS／pE／St／Peroxide(I)(40／51．口／8．i／o 7)；d；PS／PE，St／Peroxlde(I)(60／a4．6／5 4／0． 7)． 2．2 共混物组成与加工条件对冲击强度的影响 Tab．2是各组共混物在不同过氧化物和交联剂 浓度下的冲击强度。无过氧化物和交联剂时，冲击强 度很低；过氧化物和交联剂的加入，产生了连接两相 的PS-PE接枝或交联物的界面层，并随着过氧化物 和交联剂浓度的增加而增加，使 PS和 PE两相之间 的粘结力提高，PE分散相粒径减小，冲击强度逐渐 增加；当过氧化物和交联剂浓度达到一定值后，增韧 效果反而下降，冲击强度随着过氧化物和交联剂浓 度的增加而下降，文献[5]认为，这可能由于PE和 PS之间过度交联接枝，两者之间相容性提高，从电 镜照片看不到 PE分散相的存在得以证明；我们认 为，在此情况下，是PE自身的交联加剧，影响 PE相 的分散效果，PE相刚性增加所致。 Tab．2 Variation of inlqpact streIIgth with peroxide／ ∞u pIi g coagen~coneenlmtion in reaction blends !：! 兰 ! ! !： !： )-!! !! - tⅡ1a ) 0 0 06 0 l9 0 32 0 45 0 57 0 7() ( concen~auon 0f peroxide； C⋯ concen~6on of coupling c~gent c ( ) Fig 2 Variation of impact曲tnglII L T)with peroxide／ coup~ g coagent contentration Fig,2为根据 Tab．2绘制的各组共混物冲击强 度随过氧化物浓度变化的曲线图。从Fi昏2(a)可见， 加 st单体后共混物的冲击强度明显提高，这是由于 加入 St单体可产生较多 PS自由基，增加 PS和 PE 交联接枝率，同时减少 PE自身交联所致 从Fig．2 (b)可看出，F组和G组的第一次共混温度为 ，引 发剂为过氧化物(Ⅱ)，与第一次共混温度为 的 B、D、E组相比，冲击强度有很大提高，比PS的冲击 强度提高27 ，比文献Es]报导的最大值高l1 。第 一 次共混反应选择较高的共混温度 ，并选择分解 速率适当的过氧化物，使体系中PE、PS、过氧化物混 台较均匀，以增加 PE和PS的接枝、交联反应，减少 副反应的发生，从而提高了冲击强度。 E组与D组、G组与 F组相比冲击强度降低很 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 王文新等：聚苹乙烯／高密度聚乙烯反应共混的研究 多，可以认为，第一次共混时以 PE为多组分，首先 形成 PS分散在PE连续相中的共混物，第二次共混 时，可能会产生部分 PS贯穿包埋在PE分散相中的 结构，形成类似HIPS的结构，因而冲击强度高。有 关这方面的工作我们正在作进一步研究。l从 Fig．2 (a)还可以看出，C组与 A组以及 D组与 B组相 比， 第一次共混反应的条件相同，单纯提高第二次的共 混温度，冲击强度变化不大 这可说明对共混物性能 影响的主要因素为 PS和PE交联或接枝共聚物的 多少，也即是说 PS与PE的相容性在很大程度上决 定了共混物力学性能的改善 2 3 形态分析 Fig．3为B组部分共混物样品冲击断面的电镜 照片，放大倍数为 1000倍 ‘aJPS／PE[84 6／18 6】 (b)PS／PE，Sn8g／18 6／8 4)and peroxide 0．3 t c)Ps／P St(8z／15 6／2．4)and peroxide 0 rag．3 SFA91mk phs Fig．3(a)为未加过氧化物样品的电镜照片，PE 相以球粒状分散在 PS相中，两相问无粘结能力，界 面很明显 加入少量过氧化物和交联剂后，PS和PE 相互交联和接枝(由于 st单体的存在，PE还不会过 度自身交联)，两相之间的粘结能力增加，相容性提 高，PE分散相粒径显著降低，如Fig．3(b)所示。但是 随着过氧化物和交联剂浓度的进一步增加，当 PE 自身过度交联后，PE分散相粒径反而增大，粒子数 量减少，如Fig．3(c)所示 参 考 文 献 1 Fayt R-HadjiaMreoup P．Teyssie P H J pdym Sci．Pdym Chem．Ed．．1985．23：337～ 342 2 游长江 (You Changiiang)，高分子材料科学与工程 (Polymeric MaterialsScience＆Engineering)．1994．(4)-61~64 3 HajianM·＆dmoIlag}I C-ScottG．nlr Polym 】．1984．80： l35～138 4 Teh】W．Rudin Polym Eng．帅d sci ．1991．31 103341040 5 1 】W．RuinA Polym Eng．帅d scI．．1992．38：1 B78～1686 STUDY ON BLEND oF PS AND PE THRoUGH REACnvE PROCESSING Wang Wenxin，Zhou Chixing，Gu Zaichun (The State keyIx~b,ofPolyrer MaterioA．En~'neering,Palyreric 。 ResearchImtltW~e。S 口遍Jt∞ ngUn／-oersa Shank ') ABSTRACT Reactive mixing of polystyrene(PS)and high denmty polyethylene(HDPE)has been carried out in a mixing chamber of a HAAKE rbeocord with an organic pemxide and a coupling coagent and s~e．gth enhancement of the Rends can be achieved．Styrene monomer was introduced into the system during reactive mixing，and two-step mixing method was used．Effects of peroxide species，styrene mo nomer，the concentrations of peroxide and coupling coagent．the temperature of the second mixing and the ratio 0f PS／PE of the first mixing on theological behavior． morphology，and impact strength of the blends have been studied． Keywords PS。PE．reactive processing 维普资讯 http://www.cqvip.com