PS/PVA復(fù)合材料的制備與性能

崔鋒鋒

(上海艾郎風(fēng)電科技發(fā)展(集團(tuán))有限公司，技術(shù)部，上海 201301)

PS是一種熱塑性好、非結(jié)晶性的樹脂，具有透明性好、剛性好、成型性好、電絕緣性能好、易染色、低吸濕性和價格低廉等優(yōu)點，為僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大樹脂與塑料品種[1-2]。但PS材料是不能降解的，對環(huán)境會造成比較嚴(yán)重的影響。而且PS 較脆，熱形變溫度相對較低(75～98℃)，沖擊強(qiáng)度也不算高，耐環(huán)境應(yīng)力開裂和耐溶劑性能較差，進(jìn)而限制了其許多方面的應(yīng)用。對PS進(jìn)行改性，可以在發(fā)揮聚苯乙烯材料優(yōu)良性能的同時彌補(bǔ)它的缺陷，使PS材料的價值得到全面的體現(xiàn)和發(fā)展。

機(jī)械共混改性是提升聚苯乙烯抗沖擊性的常用方法，如Tjong等[3]研究了PS/PE/SEBS體系，研究結(jié)果表明與SEBS共混可以增加其抗沖強(qiáng)度。雖然共混改性工藝簡單、生產(chǎn)周期短、加工成本低，但是改性材料與PS的相容性往往不佳，效果有限[4]。

本實驗擬通過熱塑性PVA對PS進(jìn)行改性，來提高SPS的力學(xué)性能，拓寬PS的應(yīng)用范圍。熱塑性PVA對PS進(jìn)行改性，不僅能夠提高PS的力學(xué)性能，還能降低PS的成本。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器設(shè)備

1.1.1 原料

原料見表1。

表1 原料

1.1.2 儀器設(shè)備

儀器設(shè)備見表2。

表2 儀器設(shè)備

1.2 樣品制備

將PS、熱塑性PVA(原料配比如表3)于高混機(jī)中混合得到預(yù)混物，再把預(yù)混物在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出切粒(工藝路線如圖1)，然后將粒料注塑成型得復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)測試樣品。

雙螺桿機(jī)溫度：一區(qū)200℃，二區(qū)200℃，三區(qū)210℃，四區(qū)210℃，五區(qū)210℃，機(jī)頭190℃；注塑機(jī)溫度一區(qū)220℃，二區(qū)215℃，三區(qū)210℃，四區(qū)210℃。

圖1 技術(shù)路線圖 表3 原料配方

1.3 性能測試

1.3.1 拉伸性能

按照GB/T100-1992執(zhí)行，溫度為25℃，濕度為50%，拉伸速率為50mm/min。

1.3.2 樣品沖擊試驗

按照GB/T1843-1996執(zhí)行，溫度為25℃，濕度為50%。

1.3.3 樣品熔融指數(shù)測試

按照GB/T368-2000執(zhí)行，溫度185℃，砝碼重量：5120g。

1.3.4 樣品SEM樣品表面表征測試

將沖擊斷面真空噴金后，用SIGMA HD場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行斷面形貌觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 拉伸性能

圖2 PVA含量對PS/PVA復(fù)合材料拉伸性能的影響

圖2為樣品的拉伸性能趨勢圖。由圖2可知，當(dāng)熱塑性PVA含量為5%時，PS/PVA復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度值最大；當(dāng)熱塑性PVA含量大于5%以后，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸下降。這是因為熱塑性PVA含量較低時，其對PS分子具有纏結(jié)作用，所以復(fù)合材料強(qiáng)度增加，當(dāng)熱塑性PVA含量進(jìn)一步增加，因為熱塑性PVA強(qiáng)度較低，所以復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度反而下降。另外，隨熱塑性PVA含量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢，這是PVA的纏結(jié)作用導(dǎo)致PS的分子鏈活動能力下降的緣故。

2.2 沖擊強(qiáng)度

圖3是樣品沖擊強(qiáng)度趨勢圖。由圖3可知，隨熱塑性PVA含量的增加，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度亦呈下降趨勢，這也是因為PVA的纏結(jié)作用導(dǎo)致PS的分子鏈活動能力下降造成的。

圖3 PVA含量對PS/PVA復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的影響

3.3 熔體流動速率

圖4 PVA含量對PS/PVA復(fù)合材料熔體流動速率的影響

圖4是樣品熔體流動速率的測試數(shù)據(jù)。由圖4可知，樣品1的熔體流動速率最小，經(jīng)過PVA改性之后，熔體流動速率變大。樣品3的熔體流動速率最大，流動性最好。這是因為熱塑性PVA的加入增加了PS分子間距離，增大了PS分子的相對運動能力，所以其熔體流動速率增加。

3.4 SEM分析

圖5 PVA含量對PS/PVA復(fù)合材料微觀形貌的影響

圖5是樣品的電鏡照片。由圖5可知，復(fù)合材料的沖擊斷面無明顯相分離及因PVA脫落產(chǎn)生的孔，這說明PS與熱塑性PVA相容性良好。另外，隨熱塑性PVA含量的增加，樣品沖擊斷面表面變得愈平整，這是樣品脆性增強(qiáng)的表現(xiàn)。

3 結(jié)論

熱塑性PVA與PS的相容性良好，能夠增加PS拉伸強(qiáng)度和加工流動性，但是對PS的沖擊強(qiáng)度及斷后伸長率具有消極作用。綜合而言，熱塑性PVA對PS性能提高方面還存在很多有待提高的地方，這是今后研究應(yīng)該努力的地方。