[科普中國(guó)]-烷基化聚苯乙烯

烷基化聚苯乙烯即為聚苯乙烯發(fā)生傅克烷基化反應(yīng)，用以聚苯乙烯增韌。

聚苯乙烯為通用塑料的第三大品種，它具有透明、成型性好、剛性好、易染色、低吸濕性和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在包裝、電子、建筑、汽車(chē)家電、儀表、日用品和玩具等行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。但聚苯乙烯較脆，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂及耐溶劑性能較差，熱變形溫度相對(duì)較低（70～98℃），沖擊強(qiáng)度也不高。因而在PS不顯著損失模量的前提下增加其韌性一直是PS改性的重要課題。

聚苯乙烯傅克烷基化早在1988年，Peter就用反應(yīng)擠出共混制備了PS/PE共混物，并研究了不同分子量的PE、PS及不同添加劑含量對(duì)共混物性能的影響。但他沒(méi)能就減小PS、PE內(nèi)部交聯(lián)和鏈降解的問(wèn)題提出解決辦法，并且用該法分布于兩相界面的引劑和偶聯(lián)劑少，界面接枝反應(yīng)少。1991年Teh和Rudin將引發(fā)劑、偶聯(lián)劑溶于苯乙烯單體中，在PE、PS雙螺桿共混擠出時(shí)加入該苯乙烯單體，從而減小了PE的自身偶聯(lián)，增加了PS和PE間的接枝反應(yīng)。Baker將RPS（口惡唑啉官能化PS）、CPE（氯化PE）、PE、PS同時(shí)加入雙螺桿擠出機(jī)中，結(jié)果表明該法所得共混物性能比用PS-g-PE增容的PS/PE性能更好。徐偉強(qiáng)等將RPS（口惡唑啉官能化PS）和MPE（馬來(lái)酸酐接枝PE）加入反應(yīng)式擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混擠出，研究表明MPE/RPS反應(yīng)共混體系的斷裂伸長(zhǎng)率及拉伸強(qiáng)度比RPS/PE的大；據(jù)DMA分析結(jié)果，作者提出RPS/MPE反應(yīng)性共混物具有部分交聯(lián)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)共混使MPE的結(jié)晶度及熔點(diǎn)均降低。Yi-jun Sun等用Friedel-Crafts烷基化方法研究了反應(yīng)擠出共混PS/PP和PS/PE體系。他們選用兩種螺桿和兩種共混方法（一步法、兩步法）進(jìn)行研究。結(jié)果表明：低濃度的AlCl3/苯乙烯單體（催化劑）能有效增容PP/PS、PE/PS體系，并且力學(xué)性能尤其是斷裂伸長(zhǎng)率顯著提高；因兩步法反應(yīng)擠出能限制聚合物降解，故其比一步法效果好。1

其他增韌方法用工程塑料增韌PS（1）PS/PC

PC（聚碳酸酯）、PS均為透明塑料，PC性能優(yōu)異，抗蠕變性能好，使用溫度為-110℃～140℃，可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)90%以上，并且，PS、PC折光率相近，兩者共混，可取長(zhǎng)補(bǔ)短，PS的熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度及韌性也可得到提高。PC和PS結(jié)構(gòu)中都有苯環(huán)，用DSC分析PC/PS共混物表明，PC的玻璃化溫度降低，而PS的玻璃化溫度升高，即兩組分的Tg互相靠攏，說(shuō)明PC與PS可部分相容。揣成智等也用DSC檢測(cè)Tg，研究表明PS/PC部分相容。Kunori.T[23]報(bào)道，部分相容的PC/PS受到外力作用時(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，從而使PC/PS共混物力學(xué)性能提高。將RPS與PC進(jìn)行反應(yīng)擠出共混，應(yīng)力-應(yīng)變?cè)囼?yàn)及動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）表明，RPS和PC發(fā)生了接枝反應(yīng)。另外，RPS對(duì)PS/PC共混體系有較好的增容效果。PST-g-MAH（苯乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚物）、SBS-g-MAH等增容劑也可用來(lái)增容PC/PS共混體系。聚乙烯接枝馬來(lái)酸鋅（PE-g-MAZn）離聚體對(duì)PC/PS體系增容作用也較顯著。

（2）PS/PA

尼龍是結(jié)晶性聚合物，抗拉強(qiáng)度高于金屬，抗壓強(qiáng)度與金屬接近。其抗沖強(qiáng)度比通用塑料高得多，并且隨水分含量的增多抗沖強(qiáng)度提高，耐油、耐溶劑性能好、使用溫度為-40～100℃。因而，對(duì)提高PS的韌性非常有利。

Hai用磺化聚苯乙烯（HSPS）和磺化聚苯乙烯鋅鹽（ZNSPS）作為增容劑。用DMA、SEM、DSC和擺錘沖擊法研究了PS/PA1010共混體系的性能。結(jié)果表明，HSPS比ZNSPS的粘度小，在PA基體中凝聚作用小，因此，HSPS的增容效果比ZNSPS好；HSPS使PA基體結(jié)晶度下降，而ZNSPS則使PA的結(jié)晶度略有上升；當(dāng)離聚體含量為PS基體的20 wt%時(shí)，共混物的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值。1

用彈性體增韌PS袁紹彥，黃銳等研究了納米碳酸鈣和SBS與PS共混，結(jié)果表明納米碳酸鈣和SBS能協(xié)同增韌PS且共混物拉伸強(qiáng)度得到提高，其物理機(jī)械性能達(dá)到或超過(guò)HIPS的。

唐衛(wèi)華，唐健，金日光研究了聚苯彈性體（PSE）通過(guò)與聚苯乙烯（PS）共混對(duì)PS力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明PSE樹(shù)脂與PS可以相容，且這種相容性隨樹(shù)脂中苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高而增大。PSE與PS共混可以獲得力學(xué)性能優(yōu)異的韌性材料。當(dāng)PSE在共混合金中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，PSE樹(shù)脂以小于微米的尺寸呈微區(qū)分散于PS中。PSE添加量達(dá)到40%時(shí)，PSE與PS形成了兩相連續(xù)分布的共混合金，這種合金既具有強(qiáng)度又具有韌性。PSE的增韌效果隨其苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高而增大，在苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%達(dá)到最大值。

夏新江用凝聚包覆法制備粒徑小于1mm的SBR-g-St粉末，并將其與PS共混。結(jié)果表明，SBR-g-St熔體流動(dòng)速率為24.3，接枝率為28.1%，SBS-g-St中SBS與接枝St的質(zhì)量比為65/35時(shí)共混物的無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度可達(dá)48.5kJ/m2，是未增容PS的21.6倍；但其彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度有所下降。EPDM（三元乙丙橡膠）具有優(yōu)良的耐候性、耐臭氧、抗氧化性、高耐熱性以及良好的拉伸性能，因而對(duì)提高PS的性能有較好的促進(jìn)作用。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王寧 - 副教授 - 西南大學(xué)