聚苯乙烯与聚烯烃共混物的增容研究进展

scenco ond Tehnolo lovwm HOr科技创新导报研究报告聚苯乙烯与聚烯烃共混物的增容研究进展@(浙江大学宁波理工学院生物与化学工程分院高分子材料与工程研究所浙江宁波 315100)摘要:聚苯乙烯(PS)作为四大通用塑料之一,在生产和生活中有十分广泛的用途,采用与聚烯烃(P0)共混是最常用来改善其韧性的方法。为了改善PS与PO之间的相客性,必须对PS/PO共混物进行增容改性。在各种增客方法中,添加增客剂是对不相客PS/最烯烃共混物进行增雾改性最常用的方法。本文综述了常见的非反应性增客和反应性增客方法。关键词:聚苯乙烯聚烯烃增容共中图分类号:TQ334文献标识码:A文章编号:1674-098X(2010)06(a)-0007-021930年,德国I. G法本公司(BASF公司前身)实现了聚苯乙烯A/B之间的不相容 性。(PS)的工业化生产,现在PS已成为当今四大通用槊料之一。但是聚苯C烯因其自身不可避免的缺点,如韧性差.不耐环境应力开裂和3 反应型增容剂在不相容PS/聚烯烃共混物中的应用溶剂、热变形温度相对较低(70-98C)等,在工程应用方面受到了反应性增容是通过本身带有活性反应基团的聚合物,或者加--定的限制".目前.通过与聚烯经(PO)共混改性,提高PS冲击强度人小分子引发剂等,使共混组份之间发生化学反应，从而生成接枝和韧性方面的研究已经取得了一定的成效。由于PS/PO共混物中或嵌段共聚物作为增容剂,达到对不相容共混物原位增容的日的。各共混组份间的相容性对共混物的许多性能都有着很大的影响，因此,反庇梨增容剂可以克服非反应性增容剂的不足。因此,在设计和开发新型共混材料时,相容性是必须要考虑的问题3.1 利用带活性反应基团的聚合物生成原位反应型增容剂之-口。将PS和聚烯烃分别用唑啉和羧酸(或酸酐)官能化,是原位增容根据溶解度参数判据, PS与聚烯烃的溶解度参数差异很大，PS/ 聚烯烃共混物比较常用的方法之一,唑啉与羧酸(或酸酐)所发属于典型的热力学不相容体系.如果将它们直接共混,将会发生生的化学反应如下所示:严重的相分离,导致共混材料容易断裂，力学性能很差，缺乏使用价值。所以,改善PS/聚烯烃共混物的相容性十分必要。在各种增容方法中.舔加增容剂是对不相容PS/聚烯烃共混物进行增容改<].C-0H→-C -NHCH2CHr -o-C-(1)性最常用的方法。0D1共混加工过程中增容剂的作用J (2增容剂义称相容剂、乳化剂等,它以界面活性剂的形式分布于不相容共混物的两相界面之间。通常.增容剂都具有类似"嵌段”聚3.2 加入低分子引发剂生成原位反应型增容剂合物的结构,其中的一个“嵌段"与一种共混组份相容,而另一个在PS/聚烯烃共混物中引入官能团进行反应性增容,其增容“嵌段”则与另一种共混组份相容。效果十分明显。但是.为了引入反应性官能团所选用的通常是.按照增容剂与聚合物基体之间作用方式的不同,即物理作用比较昂贵的试剂或结构特殊的共聚物。虽然与非反应型增容剂和化学作用,增容剂可以分为两大类:一类是非反应型增容剂，另相比,其用量十分小，但还是在一定程度上:限制了其在工业生产中应用.因此,添加低分子化合物无论从降低成本和增加工艺一类是反应型增容剂l..选择性上都具有非常大的优势。最常见的包括:加入过氧化物，使化学惰性的聚烯烃活化,形成嵌段或接枝共聚物,加入过氧化2非反应型增容剂在不相容PS/聚烯烃共混物中的应用物和多官能团化合物的混合物;加入Friedel-Crafts烷基化反应非反应型增容剂在聚烯烃塑料,比如聚乙烯(E)4-10,].聚丙烯催化剂等。3.2.1在PS/聚烯烃共混物中添加过氧化物(PP).聚氦厶烯(PVC)等,以及聚烯烃橡胶,比如三元乙丙橡胶过氧化物是比较常用的低分子化合物引发剂,它可以分解使(EPDM).顺丁检胶(PBR等,与PS的共混加工过程中都有十分广泛聚合物产生大分于自由基，从而形成接枝或嵌段共聚物作为反应的用途.型增容剂。2.1 A-block- 8B和A-grat-B型非反应增容剂3.2.2舔加过氧化物和多宵能团化合物的混合物对不相容A/B共混物进行非反应性增容,主要集中在选择或添加过氧化物进行反应性增容的方法十分简便,但在整个预先制得适当的非反应型嵌段或接枝共聚物，该共聚物中的某些反应过程中,原位增容、交联和降解等反应同时存在,并对共混链段与共混组份A中的链段相同,另-些链段则与共混组份B中的物的性能有着不同的影响。这样就造成对共混物最终性能的控链段相同，从而达到增容的目的,形成“A/B/A-block -B”或“A/制非常困难,而加入一些多官能团化合物则是解决这-问题较好的方法。其中,过氧化物用来使PS和惰性的聚烯烃分子活化，B/A-graft-B"型的共混体系。进而与多官能团化合物的官能团反应.通过多官能团化合物的2.2 A- -block- C和C- -block -D型非反应增客剂“连接"作用,最终形成嵌段或接枝共聚物,达到原位增容的效近些年来,通过对“A/B/ A-block-B"共混体系相容性的深入研究,在A-block-B型共聚物的基础上扩展出了A-block-C型和混物3.2.3 Friedel-Crafts烷基化反应原位增容PS/聚烯烃共C-block- -D型共 聚物相容剂。在A-block- C型共聚物中,虽然C段曾见的有机化学反应,在与共混组份B中的链段结构不同,但可以形成离子键.共价键和氢小分中国煤化工召物共昆物中的应用，键等相互作用，因此,A-block-C共聚物也可以作为增容剂改善YHCNMHG(下转9页)①致谢:感谢宁波市自然科学基金(项目编号:2008A610037)对本项目的资助。科技创新导报Science and Technology Innovation Herald7Science and Tochnology Inovation Heraic'科技创新导报|研究报告原来的面貌,这造成了第二次转换矛盾.这两个转换矛盾互为因果息的方便性,决定了 在空间数据生产中使用的非常频繁,如ARC/INFO等,这是由空间数据的按地理属性编码进行数据数字制图目前要重点解决的关键问属。是消除第二次转换矛组织的特性决定的， 由于地图制图不是空间数据生产的主要目盾，也就是补充第一次转换时损失的地图信息。由于这个问题复的,因此在空间 数据生产中不会提出与地图制图结合的要求。杂.难度较大(“创造”要比“丢弃”困难的多),因此有人为了回避它但从制图者的角度来看 .地图制用与空间数据生产能结合起而提出了“地图应该适应空间数据的表现,不必严格遵循纸质地图来,统一到一个软件系统中实现融合生产,则会起到事半功倍的的编绘要求"。这样的认识是错误的,地图作为人类智慧的结晶应效果,可以节省大量的资源。因为涉及全国或整个地区的地图该随着社会的发展越来越芙观.完善,而不是倒退。生产以及空间数据生产都是巨大的工程,需要很大的投入。而造成空间数据与地图之间不能完全匹配的根本原因是它们之我国目 前两者都要生产(各自有不同的用途),但整体的经济投间存在以下的主要矛盾:人还很有限，在这种情况下，能保证两者内容的一致性.使用更(1)概括范围上的矛盾,最为详细的数据标准不能完全匹配图加方便的融合的生产技术方法更具现实窟义和应用价地图制图形规范。(2)数据标准中要素的描述不对应田形标准中的符号规范。过 程与空间数据生产既有相似性又有差异性,相似性足融合生(3)在地图上的要素不对应数据标准中的编码。产的基础，差异性是造成两者不同的主要矛盾.找出矛盾并解决矛盾就能把两者结合起来,从图1的生产流程可以看出,地图制3空间数据的地图表达过程图过程中,从地图中采集的是图形数据,实现地图出版,而空间空间数掘的地图表达实际上就是恢复地图直接信息的过程,数据生产过程中则是从地图中采集空间数据。如果通过地图符分为两个步骤，第一步按照空间数据的地理编码与地图符号之间号化方法,可以把空间数据转换成图形数据,同时进行相应的地的对应关系,实现地用符符号化;第二步,由于空间数据与地图表图信 息补充(地图出版处理)，就可以把两个流程结合起来,得到达之间的矛盾，造成地用的空间数据表达的过程是一个地图信息空间数据和纸质地图两种产晶.损失的过程,因此在实现空间數据的地图表达时,必须进行地图信5融合生产系统的应用息的补充,才能得到符合地图规范要求的地图.3.1空间数据按对应关系转换以融合生产技术为支持的数字制图系统，可以有四个应用方在空间数据地图表达过程中,空间数据与地图符号具有一定的对应关系，具体表现就是依据要案编码实现地图符号化及其附(1)没有地图数据库支持的情况下,通过采集编辑属性完整的加处理。所谓附加处理是指除去地图符号以外的其它信息符号化，空间数据,完成地图数据库建库任务。(2)通过其他方式获取的空间这些信息与该目标无关,例如，高程点的符号化,其高程注记显示数据有时存在-些非常隐蔽的数据质量问题，如属怍错误.指针错的位置.形式与该目标有关。位等等,这些问题只有空间数据可视化手段(如地图符号化等)才能空间数据到地用表达按照规則转换的步骤如下:发现，在此平台下可直接修改错误,得到正确的空间数据.(3)在此(1)地图表达主要是实现点线面要素的符号化,而一般的空间环境下，可以实现基于地理属性的地圈编辑。相对基于图形符号的数据具有拓扑结构,面状要素通过拓扑关系推算出来,因此在实现编辑来说，可以大大提高编图效率，并最终能实现了纸质地图的出地图表达的第一步就是要实现拓扑模型向基本模型的转换,实现版。(4)为空间数据的更 新提供了手段和方法，它把在地图编辑中新面状目标的生成,(2)根据空间数据中地图要素编码与地图符号的增的地图内容和吏新信息保留下来,实现空间数据的更新完成地对应关系,这个过程叮以使用程序自动完成。.图数据库更新任务。3.2地图信息的补充下面是一些具体问题。.参考文献(1)属性注记的配置,例如桥梁的分式注记,等高线法记。(2)地[1] 肖计划，刘海砚，栾晓岩.地理信息生成与地图制图一体化概念名注记的配置.没有地图法记的位置信息(国家测绘局数据)。(3)柯模型研究[J].测绘工程,2007 ,(06). .流渐变问题,空间数据不能反映河流的图形宽度变化。(4)地图整[2]肖计划.刘海砚.张吉才.设计模式在地图制图软件开发中的应饰，地图整饰内容不作为空间數据的-部分.(5)同色要素的S盖处用[].测绘工程,2008,(05).理问属。(6)不同要素的压盖优先问题。[3]安晓亚,孙群，肖强,赵国成.基于地图信息传输理论的数据采这些向题都是实现空间数据的地图表达时.地图编辑和地图集与处理模型研兖[].测绘科学，2008.(03).出版处理才能解决.[4]吴敏亚.GIS中专题地图的制作研究[].科技创新导报,2008,4地图制图与空间数据生产结合[5]毛腊梅,许兰州,何建宁.等.利用GIS数据编制专题地图的方法空间数据生产是为地理信息系统提供基础地理数据,并建探讨[J].科技创新导报,2010,(12).立基础地理信息数诺库.因此，空间数据的数据组织反映了地理信息系统的要求，使用“属性编码十定位数据"的形式。数据采集虽然不是地理信息系统软件的主要功能,但其处理地理信(上接7页)报,1999.主要集中在原位增容含有PS的共混体系中。虽然PS/聚烯经(2] 杜仕国.聚合物共混物相容性研究进展.现代化工, 1949.共混物中的各组份都不具有能够化学键合的官能团，但是,PS[3]石楠,原续波，盛京.聚合物合金的原位增容.高分子通报，的苯环却可以作为“反应点”，通过Lewis酸催化剂引发2006.Friedel-Crafts烷基化反应,将聚烯烃接枝到PS的苯环上。该[4]陈晔,沈宁祥,李著萍,盛京.聚丙烯/聚苯乙烯共混合金:相区接枝共聚物可以充当增容剂，对不相容PS/聚烯烃共混物原位分布研究.高分子材料科学与工程,2002.增容。综上所述.提高PS/PO共混体系的相容性有多种方法，每种方法各有优劣,在生产加工中要根据实际情况加以选择。中国煤化工MYHCNMHG[1]刘俊华,钟明强.聚苯乙烯共混改性研究进展.功能高分子学科技创新导报Science and Technology Innovation Herald9.