聚苯乙烯(PS)三大改性手段

聚苯乙烯(PS)，乳名：苯乙烯，后通過(guò)自由基聚合，成為聚苯乙烯。其性，透明，絕緣，好色(易染色);低吸濕，價(jià)格還便宜。因此，常常被賣到電子、汽車、包裝、建筑、儀表、家電、玩具和日用品等行業(yè)中做苦力。

正所謂，便宜沒好貨，好貨不便宜。便宜的聚苯乙烯的缺點(diǎn)也挺多，比如說(shuō)，受不得打(脆性大)、身子弱，受不得環(huán)境變化(耐環(huán)境應(yīng)力差)、胃寒，更是喝不了各種飲料(耐溶劑性差)。因此，常常需要通過(guò)吃藥養(yǎng)生(改性)來(lái)治療這些毛病。比較常見三大手段是：共混改性、共聚改性以及無(wú)機(jī)納米粒子改性。

一、共混改性

共混改性：就是把兩種或兩種以上的聚合物材料、無(wú)機(jī)材料及助劑，經(jīng)過(guò)機(jī)械攪拌，最后獲得力學(xué)均勻、熱性能、光性能得到改善的材料。

共混特點(diǎn)：共混改性方法投資小、生產(chǎn)周期短，因而成為PS改性的熱點(diǎn)，不僅是聚合物改性的重要手段，也是開發(fā)新材料的重要途徑。

PS/PE

聚乙烯(PE)具有優(yōu)良的柔性和抗沖擊性能，因而有利于提高PS的韌性。但PS和PE是兩種不相容的高聚物，共混改性時(shí)，需加入適當(dāng)?shù)南嗳輨?。PS與PE共混有兩種手段可以實(shí)現(xiàn)，即反應(yīng)性共混和非反應(yīng)性共混。

在反應(yīng)性共混的研究中，將增強(qiáng)PS(RPS)、羥基化PE(CPE)、PE和PS同時(shí)加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出得到共混改性PS。

注：PE相對(duì)分子量增大不影響共混物的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)還可提高共混物的抗沖擊強(qiáng)度。

PS/PP

聚丙烯(PP)拉伸強(qiáng)度和表面硬度均高于PS，耐熱性能也較好，因而將其與PS共混可提高PS的熱性能。

但PP與PS不相容，故需加入增容劑。常用表面處理后的硅填充PS/PP體系能增加聚合物界面間的粘合力，提高PS/PP體系的拉伸強(qiáng)度。馬來(lái)酸酐官能化聚丙烯(RPS-MPP)對(duì)PS/PP也有較好的反應(yīng)增容效果。

PS/PC

聚碳酸酯(PC)性能優(yōu)異，抗蠕變性能好，可見光透過(guò)率可達(dá)90%以上，與PS折光率相近，且可與PS共混，使PS的熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度和韌性都有所提高。

部分相容的PS/PC受外力作用時(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，從而提高了PS/PC共混物的力學(xué)性能。

二、共聚改性

共聚是對(duì)PS進(jìn)行改性的重要方法之一，通過(guò)單體苯乙烯與第二單體共聚的方法引入柔性基團(tuán)，從而達(dá)到既保持PS原有優(yōu)良性能，又提高韌性、改善加工性能的目的。主要有嵌段共聚和接枝共聚兩種方法。

1、嵌段共聚

PS與其他聚烯烴的共混相容性較低，但兩者共聚則可得到兼具剛性和韌性的產(chǎn)物。第二單體一般為α-烯烴。用茂金屬催化劑催化苯乙烯與第二單體共聚，既保持了PS的剛性，又增強(qiáng)了其柔性。

2、接枝共聚

用茂金屬催化劑通過(guò)接枝共聚合成了苯乙烯與其含硼衍生物的共聚物，并對(duì)產(chǎn)物的硼基團(tuán)進(jìn)行了氧化和氫氧化。

通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)，合成了一系列PS接枝共聚物，實(shí)現(xiàn)了聚苯乙烯的功能，且可以通過(guò)控制溴化程度與加入單體量來(lái)控制接枝密度和接枝鏈的長(zhǎng)度。

通過(guò)原位鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，在合適的反應(yīng)條件和催化體系中，合成了末端含極性基團(tuán)的PS接枝共聚物，可以實(shí)現(xiàn)PS的功能化。

三、無(wú)機(jī)納米粒子改性

無(wú)機(jī)納米粒子由于具有獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特性，其性能與一般的粉體和塊狀材料有顯著的區(qū)別。將無(wú)機(jī)納米材料與PS在一定工藝條件下復(fù)合，可大幅度提高聚合物材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱性能、耐摩擦性能等。PS/無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)合材料的制備方法較多，主要有以下幾種。

1、熔融共混法

將改性納米粒子加入熔融樹脂中，共混后成型即得共混產(chǎn)物。因?yàn)榧{米粒子容易發(fā)生團(tuán)聚，粒子在體系中難以均勻分散，因此該方法的關(guān)鍵是在共混前要對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理。

采用機(jī)械共混法制備了PS/納米粒子復(fù)合材料，能顯著改善復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度，提高熱流動(dòng)性。

2、溶液共混法

溶液共混法：把基體樹脂溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，加入納米粒子，充分?jǐn)嚢枋辜{米粒子分散混合均勻后，除去溶劑得到共混產(chǎn)物。將酸氧化處理的多壁碳納米管MWNTs浸潤(rùn)于四氫呋喃溶液中，然后將PS溶于該溶液，超聲波處理3h，制得PS/多壁碳納米管復(fù)合導(dǎo)電材料，該共混方法可提高材料的儲(chǔ)能模量和導(dǎo)電性能。

3、原位聚合法

原位聚合法：指將經(jīng)過(guò)表面處理的納米粒子加入到單體中，混合均勻，然后在適當(dāng)條件下引發(fā)單體聚合，從而制得PS/納米復(fù)合材料。利用原位法制備了PS/蛭石納米復(fù)合材料，相對(duì)PS，復(fù)合產(chǎn)物的分解溫度得到明顯提高。

PS的改性目前已有很多方法，但改性產(chǎn)品的綜合性能，改性機(jī)理，都有待于進(jìn)一步提高。因?yàn)?，改性產(chǎn)品的抗沖擊性能、耐熱性能、耐化學(xué)性能與加工性能也需要滿足更高的要求，以實(shí)現(xiàn)PS改性產(chǎn)品更廣泛的應(yīng)用。