间规聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯共混物相容性研究.pdf

官习鹏,等:间规聚苯乙烯/高抗冲聚苯乙烯共混物相容性研究
间规聚苯乙烯/高抗冲聚苯乙烯共混物相容性研究
官习鹏周魏华2诸泉蒋文真麦堪成2
(1.广州市合诚化学有限公司,广州510530;2.中山大学化学与化学工程学院,广州510275)
摘要通过熔融共混挤出制备了间规聚苯乙烯/高抗沖聚苯乙烯(S-s/PS-HI)共混物,通过羞示扫描量热
(DSC)仪、动态热机械分析(DMA)仪、拉描电子显微镜(SEM)考察了PS-/PS-HI共混物的相容性。结果表明,PS-s/
HI共混物中PS-s与PS-HI中的PS相是相容的;DMA结果表明,PS-HI可提高PS-s的初性,结晶PS-s使S-Ⅲ橡
胶相玻璃化转变温度提高,降低増牣效果。
关键词间规聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯相容性
间规聚萃乙烯(PS-s)熔点高,密度低,耐水性和转速100rm/min,喂料速度20r/min。将挤出的共混
耐化学药品性良好,是具有广泛应用前景的新型工物在294℃下熔融5min,并在冰水中淬火得到无定
程塑料。由于其脆性大,冲击强度较低,限制了其应型试样,再将无定型试样在真空烘箱中于80℃恒温
用。共混改性是提高其韧性的主要方法,共混物的退火不同时间(2h和13h),制得DSC测试用试样。
相容性是决定共混物性能的主要因素之一。目前有
利用注塑机制得DMA测试用试样,熔融温度
关PS-s共混物已有较多研究-,然而有关PS-s与280℃,模具温度为200℃。然后再用0.13um砂纸
高抗冲聚苯乙烯(PS-HI)共混物的研究报道较少。
打磨,试样尺寸为40mx10mmx2mm。
PS-HI含有PS相和呈“海岛状”分布的橡胶相,1.4性能测试
具有比无规聚苯乙烯(PS-a)高的韧性和冲击强度。
(1)DSC表征
PS-HI中的无规苯乙烯相能与PS-s相容,橡胶相具
取4~6mg试样,在N2气氛下以10℃/min速
有增韧作用,因而在不需要增容剂的条件下,可利用率从50℃升温至300℃,得到相应的升温曲线。调
PS-HI对PS-s进行增韧改性,提高PS-s的冲击强制式DSC升温速率为3℃/min,振幅为0.5℃,周期
度,扩大PSs应用范围。笔者用熔融挤出方法制备为408,从40℃升温至150℃,得到dCn/dT对?的
了PS-s/PS-I共混物,通过差示扫描量热(DSC)曲线。
仪、动态热机械分析(DMA)仪及扫描电子显微镜
(2)DMA分析
(SEM)等研究了PS-s/PS-HT共混物的相容性。
试样采用单悬臂梁夹具,频率为1Hz,振幅
实验部分
um,从-120℃以3℃/min速率升温至150℃,得到
1.1主要原材料
储能模量、损耗模量、损耗角与温度的曲线。
PS-8:分子量M。=2.3x10g/mol,M、/Mn
(3)结构形态观察
2.56,美国Dow公司
冲击试样断面喷金后用SEM观察并拍照。
PS-HI:MS500,日本 Idemitsu公司。
2结果与讨论
1.2主要设备、仪器
2.1PS-s/PS-HI共混物的物理老化行为
双螺杄挤出机:SJSH-Z-30型,南京橡塑机械
由于PS-s与PS-HI中的PS-a的玻璃化转变温
度(7T)较为接近,共混物出现单一的T,不足以证明
微型注塑机:WZM-1型,吉林大学科教仪器二者相容,因此对共混物试样进行老化处理,观察其
热焓松弛行为。图1为80℃下,退火2h和13h的
DSC仪: TAMDSC2910型,美国TA公司;
PS-s/PS-HI共混物的DSC升温曲线。由图1可以
DMA仪:TA/DMA2980型,美国TA公司;
看出,退火时间为2h时,玻璃化转变区出现了较小
SEM: Hitachi-S-520型,日本 Hitachi公司。
1.3试样制备
*广东省教育部科技部产学研结合项国一基地建设专项
(2009B090200025)、广东省中国科学院全面战略合作计划项目
将FS-。和FS-HI按一定比例共混,然后通过双(200000州市天河区科技计划项目(0905
螺杄挤出机进行嫆融挤出,挤出温度为280℃,主机
收稿目期:2010-10-16
工程塑料应用
011年,第39卷,第1期
0.025
o50~1o01so20oe250300
0.00人
0.000
20
PS-s与PS-HI的比例:1-3:7;2-5:5;3-7:3;4-9
图2PS-s/PS-共混物的dCp/dT对T的曲线
2.2PS-s/PS-HI共混物的动态力学行为
图3为PS-s/PS-I共混物经280℃熔融注射试
050100150200250300
样的DMA曲线。从图3a可以看出,随着温度升高,
/℃
PS-s与共混物的储能模量下降,在-90℃和100℃
PS-s与PS-HI的比例
附近下降的幅度较大,这与共混物发生玻璃化转变
10:0
有关。温度低于-90℃时,PS-s和共混物的储能模
a-2h;b-13h
14000
图1PS-s/PS-HI共混物的DSC升温曲线
12000
的吸热峰;随着退火时间延长到13h,吸热峰强度增
强,但只出现一个吸热峰。表明PS-s和PS-HI中的
PS相相容。
在PS-s/PS-a“和PS-s/等规PS(PSi)9共混
2000
物中,物理老化方法研究结果也表明不同组成PS-s/
-150-100-50050100150200
PS-a共混物均出现一个热焓松弛峰,而PS-s/PS
共混物出现两个热焓松弛峰。前者相容,后者存在
相分离。主要原因在于前者为无定形PS,后者为等
规PS。PS-s/PS-a和PS-s/PS-i共混物的相容性应
800
与分子链中萃环的排列位置有关。对于PS-s/PS-H
共混物,PS-HI主要由PS-a和橡胶相组成,S-s与
PS-a相容,且橡胶相不影响PS-a与PS-s间相容性。
125-75-252575125175
因此,认为PS-s与PS-Ⅱ相容。
T/C
然而,PS-HI的存在对PS-s结晶有影响。从共
(b)
混物中的S-s冷结晶峰可见,随着PS-H含量增
乃(橡胶相
多,PS-s冷结晶峰移向高温,表明PS-HI阻碍了PS-8
1.5
23
结晶。且PS-s形成结晶完善性低,导致PS-s嫆融峰
s1.0.0.0
温随PS-HI含量增多而降低。但在80℃下退火2h
0.0
和13h。如PS-s和PS-s:PS-HIl=3:7共混物的冷结
晶峰温差分别为22.1、23.1℃,表明退火时间对共
0.0
混物的冷结晶行为无大影响?
150-100-50050100150200
图2为FS-s/PS-HⅢ共混物的dC,/dT对T的关
s与PS-H』的比例
系曲线。由图2可以看出,不同组分的PS-s/PS-HI
10:0;2-7:3;3~-5:5;4-3:7;5-0:10
共混物均岀现一个对称性较好的玻璃化转变峰,也
aー储能模量一温度;b一损耗模量一温度;c一损耗角一温度
证实了PS-s与PS-HI中的PS相