聚苯乙烯性脆、沖擊強(qiáng)度低、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和耐熱性差, 這使得PS僅能作為普通塑料使用。
一、高抗沖聚苯乙烯HIPS
高抗沖聚苯乙烯(HIPS),又稱橡膠改性聚苯乙烯,是包括橡膠分散相和聚苯乙烯連續(xù)相的二相共聚體系。
通過橡膠的接枝改性,可以提高聚苯乙烯材料的沖擊韌性和彈性,同時(shí)還保留其良好的強(qiáng)度和易加工性,因此有著廣泛的工業(yè)用途。
若要進(jìn)一步提高HIPS的沖擊強(qiáng)度,必須通過以下兩種方法:
首先,降低銀紋的引發(fā)應(yīng)力;
其次,提高銀紋的斷裂應(yīng)力。在HIPS中混入SBR-g-PS共聚物,改變了基體層的性質(zhì),不僅降低了銀紋的引發(fā)應(yīng)力, 而且還相應(yīng)地提高了銀紋的斷裂應(yīng)力,從而有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)HIPS的增韌。
二、HIPS增韌方法
采用種子乳液聚合法合成丁苯橡膠接枝聚苯乙烯(SBR -g-PS) 共聚物,將其與高抗沖聚苯乙烯 ( HIPS) 共混。
具體實(shí)驗(yàn)操作:
將HIPS與SBR-g-PS共聚物于150℃下在雙輥開煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉時(shí)間為8min。
煉好的片材疊合在一起放在平板硫化機(jī)上,于180℃下壓制成1. 0mm和3.0mm厚的樣片。
三、結(jié)構(gòu)和性能特征
1.力學(xué)性能
兩種SBR-g-PS共聚物與HIPS共混都進(jìn)一步提高了共混物的沖擊強(qiáng)度,在HIPS/SBR-g-PS(PS57. 7% )共混體系中,隨著共聚物含量的增加,共混物的沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不斷提高,而屈服強(qiáng)度未表現(xiàn)出明顯的下降。
2.形態(tài)結(jié)構(gòu)
HIPS:被染色的橡膠作為分散相分布于PS基體中,將分散相進(jìn)一步放大后可見到典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu),橡膠粒子中有許多PS的微相區(qū)。
HIPS/SBR-g-PS:SBR-g-PS共聚物均勻地分散于HIPS的PS基體中,并未影響HIPS中原有的橡膠顆粒結(jié)構(gòu),而表現(xiàn)出兩種形態(tài)的加和。
四、增韌機(jī)理闡述
HIPS的增韌機(jī)理:
橡膠粒子引發(fā)PS基體產(chǎn)生多重銀紋,橡膠粒子相當(dāng)于人為引入的缺陷,當(dāng)受到外力時(shí),橡膠粒子引起基體材料的應(yīng)力集中,從而引發(fā)銀紋。由于每一條銀紋的引發(fā)和發(fā)展都會(huì)消耗一些沖擊能,橡膠粒子引發(fā)的無數(shù)條銀紋所消耗的總能量是相當(dāng)大的,可以使 PS 的抗沖強(qiáng)度提高十幾倍。
小于1μm的橡膠粒子對(duì)PS的增韌效果很差,因?yàn)檫@樣的粒子不能在PS基體中引發(fā)銀紋,同時(shí),又由于 PS難以發(fā)生剪切屈服,小橡膠粒子也不能通過剪切屈服機(jī)理起作用。
HIPS/SBR-g-PS:
對(duì)于HIPS情況卻不同, 由于有大橡膠粒子(>1μm) 的存在,在受到外加載荷作用時(shí)能產(chǎn)生大量的銀紋,銀紋之間的“基體層”已經(jīng)很薄,小橡膠粒子盡管不能在通常的PS基體中引發(fā)屈服形變,但它們卻能促使本來就已經(jīng)相當(dāng)薄的“基體層”發(fā)生剪切屈服。因此,雖然小橡膠粒子不適合通用PS的增韌, 但是對(duì)HIPS卻完全能表現(xiàn)出很好的增韌效果。
