高抗沖聚苯乙烯的制備.doc

高抗沖聚苯乙烯的制備一、聚苯乙烯的發(fā)展及高抗沖聚苯乙烯的簡介苯乙烯樹脂是五大通用性合成樹脂之一，一般按產(chǎn)量僅次于PE、PVC和PP而居第四位。苯乙烯發(fā)展初期，只生產(chǎn)通用型聚苯乙烯。其質硬而脆、機械強度不高、耐熱性較差，且易燃。為此人們做了大量的改進工作，形成了高抗沖聚苯乙烯、可發(fā)性聚苯乙烯、丙烯晴-苯乙烯共聚物等為代表的龐大的苯乙烯樹脂體系。高抗沖聚苯乙烯是一種橡膠粒徑約為2um,分散在透明聚苯乙烯基質中形成的復合材料。它具有尺寸穩(wěn)定、電絕緣性好、易于加工、成本低廉、綜合性能優(yōu)良等優(yōu)點，從而在包裝、器械、家電及玩具等領域被廣泛使用，消耗量逐年增加。高抗沖聚苯乙烯一般是用橡膠狀丁二烯聚合物補強的聚苯乙烯。它可為混合物或接枝共聚物，前者很少引起聚苯乙烯性能的變化，或者根本沒有變化，而后者則根據(jù)參入的聚丁二烯量在抗沖擊強度及其他性能方面顯出很大的改善，用橡膠改善聚苯乙烯大大增加了高抗沖聚苯乙烯的應用范圍。二、原理及制備聚苯乙烯的接枝共聚共混方法主要有乳液懸浮方法、本體懸浮方法和連續(xù)本體方法等。其中乳液懸浮方法由于經(jīng)濟性能指標較差已經(jīng)逐漸被淘汰。本體懸浮方法是發(fā)展較晚的一種方法，但由于設備利用率低，工藝流程長，能耗大，生產(chǎn)成本較高，此法一趨淘汰。1、工業(yè)制法本體法聚合時，首先將橡膠溶解于苯乙烯單體中。在與聚合反應轉化至610時，就開始形成兩相，即PS相和橡膠相。這樣，苯乙烯中的PS相和苯乙烯中的橡膠相達到一定的相體積比時，在切應力攪拌存在下，即發(fā)生相變。此時，橡膠在反應系統(tǒng)中的相容性降低，因橡膠析出而體系粘度驟降，而切應力的存在使橡膠顆粒分散為切斷小粒，這便是本體聚合法生產(chǎn)HIPS的關鍵所在。反應由苯乙烯本體聚合和橡膠苯乙烯聚合兩種方式同時進行，經(jīng)過四個聚合釜連續(xù)反應，轉化率達75%80%時，將聚合物送入脫氣槽，脫去未反應的單體，再經(jīng)擠壓抽條、冷卻、造粒、包裝即得成品。步驟：聚合：由預聚和終聚兩部分組成，預聚在較低的溫度（如90）并伴有良好的攪拌條件下進行；終聚則在較高溫度下進行（如120），通過加入溶劑來降低反應體系的粘度。后處理：在高溫、高真空的操作條件下，脫除熔體中的溶劑和殘留單體。2、實驗室制備方法： 原料：聚苯乙烯、SBS彈性體、順丁橡膠、硼酸鋅、鈦白粉等。 儀器設備：高速混合機、螺桿擠出機、熱壓成型、懸臂式?jīng)_擊機。 試樣準備配方 質量分數(shù)聚苯乙烯 100高順丁二烯橡膠 4-7 鈦白粉 10增塑劑鄰苯二甲酸辛酯 1-3抗氧化劑 0.1-0.2阻燃劑 0.1-0.21.1試樣制備 按照配方稱量所需的原諒的分數(shù)，用高速混合機進行預混合，待其分散均勻后靜置待其冷卻。1.2 擠出造粒 將擠出機各段位溫度調(diào)節(jié)為，料筒一區(qū)175，二區(qū)185，三區(qū)195，機頭185。螺桿轉速為300r/min下熔融，并擠出造粒，然后利用碎料機粉碎成小顆粒均為物料。1.3收集粒料熱壓成型實驗原理 由于復合的材料在200左右可以熔融，因此可以在熔融溫度進行熱成型壓制得到標準模樣。模樣標準 試樣類型及尺寸試樣類型長度L/mm寬度b/mm厚度h/mm80.0210.00.24.00.263.5212.70.212.70.26.40.23.20.2實驗步驟2.1按照壓力成型機操作規(guī)程，檢查壓機各部分的運轉，加熱和冷卻并調(diào)整工作狀況，利用壓機的加熱和控溫裝置將壓機上下模板加熱至1905。由壓膜板尺寸，PVC板材的模壓壓強（1.5-2.0MPa）2.2 將做好的模板樣條放入壓板上后，進行保壓保溫30min，通水進行冷卻，帶模具溫度降至80以下直至板材充分固化后，解除壓力，清理模具修邊得到復合材料的標準樣條。拉伸實驗 實驗原理可利用萬能制樣機或注塑機制備拉伸和沖擊實驗樣條。萬能制樣機能加工塑料以及非金屬材料的拉伸、沖擊性能等實驗用的標準樣條，能夠切斷、銑缺口、銑曲線型和平面加工。注塑機能成型各種形狀復雜的產(chǎn)品，工藝簡單，方便快捷。（1）拉伸試樣 形狀規(guī)格如圖3、4、5、6所示；尺寸規(guī)格 如表1、2、3、4所示 I試樣 型試樣尺寸公差符號名稱尺寸/mm公差/mm符號名稱尺寸/mm公差/mmL總長度（最小）150-W端部寬度200.2H夾具間距離1155.0d厚度4-C中間平行部分長度600.5b中間平行部分寬度100.2G0標距（或有效部分）500.5R半徑（最?。?0-本實驗使用ZHY-W萬能制樣機，把擠出PE粒料制成拉伸測試試樣5根，試樣規(guī)格為I型實驗步驟（1） 試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和實驗環(huán)境按GB2918規(guī)定進行（2） 測量試樣中間平行部分的寬度和厚度，精確到0.01mm，II型試樣中間平行部分的寬度精確到0.05mm；每個試樣測量三點，取算術平均值。（3） 在試樣中間平行的部分作標線示明標距，此標線對測試結果不應有影響。（4） 夾持試樣，夾具夾持試樣時，要使試樣縱軸與上下夾具中心連線相重合，并且要松勁適宜，以防止試樣滑脫或斷在夾具內(nèi)。（5） 選定實驗速度，進行實驗（6） 記錄屈服時的負荷，或斷裂負荷及標距間深長，若試樣斷裂在中間平行部分之外時，此試樣作廢，另選取試樣補做。沖擊實驗 實驗原理 本方法式用懸臂量沖擊試驗機對試樣施加一次沖擊彎曲負荷，以試樣破壞斷裂時的單位面積所消耗的能量來衡量材料的沖擊韌性。 實驗材料本實驗前面制備的PS樣條IV，試樣長度63.52mm，寬度為12.70.2mm，厚度為3.20.2mm，試樣側面中部帶有45o1o、底部曲率半徑(r)為0.250.025mm的缺口，缺口處試樣的剩余厚度為10.160.05mm。 實驗設備：擺錘式懸臂梁沖擊試驗機（UJ-40懸臂梁沖擊試驗機） 沖擊試樣的形狀及缺口形狀規(guī)格如圖a和表b所示圖a 沖擊試樣缺口形狀表b 型試樣的缺口類型及尺寸缺口類型缺口底部半徑r/mm缺口底部剩余寬度bn/mm無缺口-002DA0.250.058.00.2B1.00.058.00.2 實驗步驟（1） 按試樣標準制樣，每組5個樣（例如硬質PVC可選用IV型試樣，A型缺口）；（2） 測試缺口處的試樣寬度，精確到0.05mm，試樣應在（230.5oC）和相對濕度為50環(huán)境中，放置24h；（3）實驗時應把溫度設定在230.5oC下進行（4）選擇適宜的擺錘，使試樣破斷所需要的能量在總能量的1080區(qū)間內(nèi)；（5）將擺錘連同被動指針從預揚角為止釋放，空試樣沖擊，從刻度盤讀取示值，此值即克服風阻和摩擦的動能損失，校正刻度盤指針；（6）用適宜的夾持力夾持試樣，如圖9 所示試樣在夾持臺中不得有扭曲和側面彎曲；試樣夾持力的大小，有時會影響死活眼結果，適宜的夾持力會隨材料的不同而異，當試樣破斷后，斷面與試樣夾持臺上表面基本呈一平面，此時的夾持力被認為對此材料示適宜的，使用轉矩扳手來獲得適宜的夾持力；將擺錘連同被動指針從預揚角為止釋放，（7） 沖擊試