PS/PVA复合材料的制备与性能

崔锋锋

(上海艾郎风电科技发展(集团)有限公司，技术部，上海 201301)

PS是一种热塑性好、非结晶性的树脂，具有透明性好、刚性好、成型性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，为仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大树脂与塑料品种[1-2]。但PS材料是不能降解的，对环境会造成比较严重的影响。而且PS 较脆，热形变温度相对较低(75～98℃)，冲击强度也不算高，耐环境应力开裂和耐溶剂性能较差，进而限制了其许多方面的应用。对PS进行改性，可以在发挥聚苯乙烯材料优良性能的同时弥补它的缺陷，使PS材料的价值得到全面的体现和发展。

机械共混改性是提升聚苯乙烯抗冲击性的常用方法，如Tjong等[3]研究了PS/PE/SEBS体系，研究结果表明与SEBS共混可以增加其抗冲强度。虽然共混改性工艺简单、生产周期短、加工成本低，但是改性材料与PS的相容性往往不佳，效果有限[4]。

本实验拟通过热塑性PVA对PS进行改性，来提高SPS的力学性能，拓宽PS的应用范围。热塑性PVA对PS进行改性，不仅能够提高PS的力学性能，还能降低PS的成本。

1 实验部分

1.1 原料与仪器设备

1.1.1 原料

原料见表1。

表1 原料

1.1.2 仪器设备

仪器设备见表2。

表2 仪器设备

1.2 样品制备

将PS、热塑性PVA(原料配比如表3)于高混机中混合得到预混物，再把预混物在双螺杆挤出机中进行熔融挤出切粒(工艺路线如图1)，然后将粒料注塑成型得复合材料标准测试样品。

双螺杆机温度：一区200℃，二区200℃，三区210℃，四区210℃，五区210℃，机头190℃；注塑机温度一区220℃，二区215℃，三区210℃，四区210℃。

图1 技术路线图 表3 原料配方

1.3 性能测试

1.3.1 拉伸性能

按照GB/T100-1992执行，温度为25℃，湿度为50%，拉伸速率为50mm/min。

1.3.2 样品冲击试验

按照GB/T1843-1996执行，温度为25℃，湿度为50%。

1.3.3 样品熔融指数测试

按照GB/T368-2000执行，温度185℃，砝码重量：5120g。

1.3.4 样品SEM样品表面表征测试

将冲击断面真空喷金后，用SIGMA HD场发射扫描电子显微镜进行断面形貌观察。

2 结果与分析

2.1 拉伸性能

图2 PVA含量对PS/PVA复合材料拉伸性能的影响

图2为样品的拉伸性能趋势图。由图2可知，当热塑性PVA含量为5%时，PS/PVA复合材料的拉伸强度值最大；当热塑性PVA含量大于5%以后，复合材料的拉伸强度逐渐下降。这是因为热塑性PVA含量较低时，其对PS分子具有缠结作用，所以复合材料强度增加，当热塑性PVA含量进一步增加，因为热塑性PVA强度较低，所以复合材料的拉伸强度反而下降。另外，随热塑性PVA含量的增加，复合材料的拉伸强度呈下降趋势，这是PVA的缠结作用导致PS的分子链活动能力下降的缘故。

2.2 冲击强度

图3是样品冲击强度趋势图。由图3可知，随热塑性PVA含量的增加，复合材料的冲击强度亦呈下降趋势，这也是因为PVA的缠结作用导致PS的分子链活动能力下降造成的。

图3 PVA含量对PS/PVA复合材料冲击强度的影响

3.3 熔体流动速率

图4 PVA含量对PS/PVA复合材料熔体流动速率的影响

图4是样品熔体流动速率的测试数据。由图4可知，样品1的熔体流动速率最小，经过PVA改性之后，熔体流动速率变大。样品3的熔体流动速率最大，流动性最好。这是因为热塑性PVA的加入增加了PS分子间距离，增大了PS分子的相对运动能力，所以其熔体流动速率增加。

3.4 SEM分析

图5 PVA含量对PS/PVA复合材料微观形貌的影响

图5是样品的电镜照片。由图5可知，复合材料的冲击断面无明显相分离及因PVA脱落产生的孔，这说明PS与热塑性PVA相容性良好。另外，随热塑性PVA含量的增加，样品冲击断面表面变得愈平整，这是样品脆性增强的表现。

3 结论

热塑性PVA与PS的相容性良好，能够增加PS拉伸强度和加工流动性，但是对PS的冲击强度及断后伸长率具有消极作用。综合而言，热塑性PVA对PS性能提高方面还存在很多有待提高的地方，这是今后研究应该努力的地方。