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高抗冲聚苯乙烯共混改性研究及应用
摘要： 综述了通用塑料．弹性体和工程塑料等共混改性高抗冲聚苯乙烯的进晨情况。并提出了在
无增容荆存在下。制备具有＆好相窑性及力学性能的HIPS／PO共混合金的构想。
关键词：高抗冲聚苯乙烯(HIPS)；聚烯烃(PO)；共混改性；相容性。
抗冲聚苯乙烯(HIPS)是在聚丁二烯橡胶(PBR)(约7％～10％)的存在下，引发苯乙烯单体聚合而成，最终形成了一种两相结构的体系。HIPS具有良好的韧性、刚性及加工性能，可通过注塑成型制造各种仪器外壳、纺织纱管等，也可采用挤出成型方法生产管材、板材等。HIPS单独使用时，其性能不能满足使用要求，将其与其他聚合物共混，可应用于汽车行业及家用电器和日用器具等领域o
1.聚烯烃共混改性HIPS
目前，关于研究聚苯乙烯／聚烯烃(PS／PO)体系的报道已有很多，而对于HIPS／PO的共混改性也一直是研究的热点。HIPS／PO共混物不但可以改善HIPS的韧性，而且可以显著提高HIPS对卤代烃和不饱和油脂的耐环境应力开裂性能。然而，HIPS和PO无论从热力学角度，还是从分子微观结构分析都是不相容体系。因此，提高HIPS与PO的相容性具有重要意义。
1．1 PE改性HIPS
PE具有优良的柔韧性和冲击性能，将其与HIPS共混，有利于提高HIPS的韧性。但是，HIPS和PE是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须进行增容改性。
1．1．1 LLDPE改性HIPS
下表是共混方式对HIPS／LLDPE共混力学性能的影响。 共混方式 HIPS／LLDPE HIPS／LLDPE／DCP HIPS／LLDPE／SBS HIPS／LLDPE／DCP／SBS 拉伸强度/MPa 9．2 12．8 11．2 13，5 断裂伸长率/% 7 10 25 31 MFR/[g/10min] 7．6 4．3 6．3 3．6 T /℃ 121．0 119．8 120.2 120．1 交联协同作用是提高不相容聚合物性能的有效方法。徐建平考察了不同加料方式、过氧化二异丙苯(DCP)和SBS含量、加工温度、螺杆转速对HIPS／LLDPE共混物力学性能的影响。从表l可以看出，DCP与SBS对HIPS／LLDPE共混体系具有较好的协同作用。当HIPS／LLDPE／SBS为70／30／10，DCP用量为HIPS与LLDPE总量的0．05％，加工温度(后两段)为180℃，螺杆转速为80r／min时，可以得到综合性能较好的共混物。
高英，黄宏亮等直接在LLDPE／HIPS共混体系中加入Lewis酸，使体系发生Friedel．Crafts烷基化反应，考察了不同AICl，含量、反应时间和反应温度对体系增容效果的影响。通过研究共混物冲击强度和微观照片发现：加入A1CI，后，在LLDPE／HIPS两相界面处生成接枝共聚物LLDPE-g-HIPS，降低界面张力，改善了相容性。同时，由于增容剂只在两相界面处生成，因此，AICI，的加入对共混体系中LLDPE组分的热学性能和结晶性能并没有太大影响。
J．Pospisil等则以HIPS和回收的LDPE共混物为研究对象，并加入1：1混合的SB／EPDM作为增容剂，研究了共混物的物理力学性能。研究发现：SB对共混物的稳定性起着至关重要的作用。
1．1．2 HDPE改性HIPS
Asira Chirawithayaboonll”研究了不同用量SEBS对不同配比的HIPS／HDPE共混物性能的影响。研究发现：当SEBS用量少于5％，HDPE含量高于50％时，共混物拉伸强度会提高，当SEBS用量超过5％，且HDPE含量超过50％时，共混物的拉伸强度会急剧下降。研究还发现：当共混物富含HIPS时，在高剪切力作用下，共混物获得较高的相容性；富含HDPE时，在低剪切力作用下，共混物相容性好。
徐建平利用DCP及SEBS对HIPS／HDPE(70／30)体系的协同作用，分别考察了加料方式，DCP，SEBS含量、加工温度、螺杆转速等对共混物性能的影响。结果表明：HIPS／HDPE／SEBS为70／30／10，DCP用量为HIPS和HDPE总量的O．06％，挤出温度(后部)为185℃，螺杆转速为80r／rain时，共混物性能较高。
1．2 PP改性HIPS
PP存在尺寸收缩率大，硬度低、不耐老化、低温脆性等缺点，限制了其应用范围。而HIPS具有较高的模量、硬度及低收缩率。通过合金化，使HIPS和PP的应用范围得到拓展，无论从科学研究角度还是经济效益角度，开发HIPS／PP合金均具有重要意义。
嵌段聚合物在聚合物共混中起着重要的增容作用。Z．Horak等研究了不同嵌段苯乙烯一丁二烯聚合物对HIPS／PP的增容作用，研究发现：多嵌段聚苯乙烯．丁二烯聚合物比二嵌段的增容效果更好。
Ruth M．Campimanes Santanaf则将SEBS加入到PP／I-IIPS共混物中，研究表明：当PP／HIPS为6／3，加入SEBS量为5％时，分散的PS颗粒平均粒径可达0．04～12υm，并且改善了共混物的热性能。
刘万军等研究了HIPS／PP在DCP存在下的熔融反应过程，以及共混物的动态力学性能和热性能。结果表明：HIPS在DCP存在下以PS的降解为主，伴随着聚丁二烯的交联和接枝；HIPS／PP共混物在DCP存在下以PP同HIPS的反应接枝为主，这种原位生成的增容剂改善了HIPS／PP两组分间的相容性。
F ．M．Duartet研究了HIPS／PP为l：l的共混体系，并加入2．5％丙酮和5％的苯甲酮。结果表明：丙酮和苯甲酮F加入使共混体系在自然环境中耐老化能力显著提高。
2．弹性体改性HIPS
杨军等[24-251采用机械共混法研究了HIPS同SBS、SBR或BR共混物的力学性能。研究发现：当弹性体用量为5％P25％时，SBS改性的HIPS试样具有最大的断裂能、最大的断裂伸长率、较高的拉伸杨氏模量和屈服强度，屈服点过后有明显的应变硬化现象。且随SBS含量的增加，其冲击强度大幅度提高；SBR也能提高HIPS的冲击强度，但幅度不大，拉伸过程中有明显的应力发白现象；BR改性的HIPS试样表现为脆性断裂，力学性能变劣。Z ． Jelcic等研究发现：HIPS／SBS以90／10共混所得共混物机械性能较好。
安徽省轻工技术研究所对HIPS／SBS／增强剂S(苯乙烯类共聚物)共混体系进行了研究。结果表明：随着SBS用量的增加，共混物缺口冲击； 强度及断裂伸长率提高，但其拉伸强度及硬度下降。加入适量的增强剂s可弥补因SBS的加入使HIPS的某些性能的下降。当HIPS／SBS／增强剂s为100／20／4时，可制得综合性能优异的共混物，在某些领域可替代ABS工程塑料。
王丽君，吴英绵研究了SBS和POE对HIPS的性能影响。研究表明：以SBS为增韧剂制得的；复合材料的综合性能优于以POE为增韧剂制得的复合材料的综合性能。这是因为SBS与HIPS结构相似，相容性好，制得的两相体系中形成中间相，改变了分子运动的特征，有利于应力的传递及能量耗散。研究还发现：SBS的加入不会对复合材料的阻燃性能产生不利影响。
冯嘉春等研究了不同类型SBS(线型、星型充油、星型不充油)对HIPS的增韧效果。各种SBS与HIPS的相容性都好，相对而言，线型产品；优于星型产品，不充油产品优于充油产品。作为与HIPS共混的改性剂，线型不充油SBS有利于提高共混物冲击强度，星型不充油SBS对共混物拉伸强度有利，星型充油SBS可改善共混物流动性。
3．工程崾料改性HIPS
HIPS和ABS被用来生产各种电器塑料部件，二者外观与密度相似，难以进行回收分离，但其混合物在加工时会出现分层、变脆、力学性能大幅下降等问题。
董智贤采用氯化聚乙烯(PE—C)、SBS和K ；树脂通过直接与回收料共混来改善ABS与HIPS 的相容性。研究表明：氯化聚乙烯(PE—C)、SBS和K树脂对ABS／HIPS共混材料有不同程度的增容增韧改性作用。如采用9份PE．C与3份SBS协同改性，ABS／HIPS(70／30)共混材料的拉伸强度为27．04MPa，冲击强度为32．60 kJ／m2。转矩流变仪分析表明；经PE—C、SBS和K树脂改性的ABS／HIPS共混材料的加工流动性和加工稳定性良好。维卡软化温度测试表明：改性后，ABS／HIPS共混材料的耐热性能略有降低，但影响不大。从实验结果可以看出，加入(PE—C)和SBS后，大的HIPS 团块消失，断面是典型的韧性断裂形貌。这说明PE—C与SBS并用对于ABS／HIPS共混材料可起到良好的增容增韧作用。
陈广新，刘景江研究了尼龙IOIO(PAIOIO)与HIPS及马来酸酐官能化的HIPS(HIPS—g—MA)间的相互作用。利用DSC、DMA、SEM及拉伸测试等方法研究了不同组成比的共混物PAl010／HIPS与PAl010／HIPS—g—MA的结晶性能、玻璃化转变、形态及力学性能。研究表明：由于HIPS—g—MA与PAl010中的端胺基发生了化学反应，生了接枝共聚物PAIOIO—g—HIPS；PAIOIOAIIPS—g—MA共混体系的拉伸性能要优于相同配比的PAl010／HIPS体系。Dongwenfei等则用辐射交联的方法将PAl010与HIPS共混，研究了共混物的形态 和力学性能。
张秀斌等合成了HIPS接技聚甲基丙烯酸甲酯(HIPS—g—PMMA)，并研究了其对HIPS／PVC共混体系的增容效果。研究表明：增容剂对共混体系表现出较好的增容效果，共混物的拉伸强度、屈服强度及断裂伸长率均明显增加，冲击强度增大。从实验总结出，未增容试样断面呈明显的海岛结构，断面上有许多空洞。这说明HIPS与PVC间界面清晰，相容性较差；加入HIPS—g—PMMA增容后，共混物中两相分布较均匀，空洞数量减少，两相混合均匀，表面平整，界面模糊，表现出较好的增容效果。
聚苯醚(PPO)是一种耐热性能较好的工程塑料，且与PS相容性良好o郭建兵等吲研究了HIPS／PPO共混物断面的形貌特征及形成机制，并分析了断面形成机制对材料力学性能的影响。
4．其他共混改性方法
李连春，李光吉等测定与分析了定性和定量试验对抗菌型HIPS的抗菌活性影响。研究发现：机械共混法和热本体聚合法制得的抗菌型HIPS都具有强抗菌活性，抗菌率分别可达95％和99％以上；PSK—11中的抗菌组分，在制得的抗菌HIPS样品中，能够在与菌液接触的初期就充分发挥抗菌的作用，表现出较高的抗菌活性。通过这两种方法制备的抗菌型HIPS均具有优异的性能。
程丝等则研究了HIPS／EVA／CB体系的相容性。研究发现：CB的加入增强了HIPS和EVA两相界面的吸附力，EVA相形成网络结构，使共混体系的相容达到链段水平。从数据分析可知：共混体系相形态转变点发生在HIPS含量为42％左右。
5．结论
总之，无论是工程塑料还是通用塑料，与HIPS相容性都不是很理想，所以，要得到高性能的HIPS共混物必须进行恰当的增容，并选取最佳的共混工艺。就目前研究情况来看，在无增容剂情况下改善HIPS与PO相容性的方法很少。可以深入研究，在无增容剂存在的情况下，制备具有良好相容性及力学性能的HIPS／PE共混合金。因此，进一步开发更实用、经济的共混改性途径，得到性能优异的共混改性HIPS制品，对发展家电、汽车等工业用塑料制品具有重要意义。
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