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1、 HIPS合金的制备与工艺摘要综述了聚苯乙烯( PS) 的开展历史，用直接悬浮法进展接枝共聚制备橡胶增韧聚苯乙烯的方法，以与通用塑料、弹性体和工程塑料等共混改性高抗冲聚苯乙烯的方法。介绍了工业上HIPS的生产工艺，具体写出了生产所需的机械和生产的流程。同时概述了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为中心的有关橡胶增韧机理的理论，包括微裂纹理论、多重银纹理论、剪切屈服理论、剪切带和银纹共存理论等。并且总结了界面性能、粒子尺寸、粒子间距与缠结密度等因素对橡胶/高分子共混体系性能的影响。关键词：高抗冲聚苯乙烯；制备；增韧机理AbstractIn the view of the development his
2、tory of polystyrene (PS), the preparation method of high-impact polystyrene (HIPS) and the modification method of HIPS. Introduced the production process of HIPS in industry, and specifically wrote the production of the required machinery and production process. Also summarized the theory about the
3、rubber toughening mechanism with HIPSas the center, including the micro crack theory, multiple crazing theory, shear yielding theory, shear zone and crazing coexistence theory and etc, and summarized the factors including interfacial properties, particle size, particle spacing and density that affec
4、t the properties of rubber / polymer blends.Key words: High-impact polystyrene；Preparation；Toughening mechanism一、聚苯乙烯的开展历史与用途苯乙烯系树脂是五大通用型合成树脂之一,一般按产量仅次于PE、PVC和PP而居第四位。聚苯乙烯(Polystyrene,缩写为PS), 1925年德国工业公司开场从事苯乙烯的工业生产开发工作,1930年实现工业化生产。1958年中国开场筹备生产装置,开创了中国聚苯乙烯树脂的工业生产。苯乙烯系树脂开展初期,只生产通用聚苯乙烯(general-purpo
5、se polystyrene,缩写为GPPS)。其质硬而脆、机械强度不高、耐热性较差,且易燃。为此人们做了大量的改良工作,形成了以高抗冲聚苯乙烯(high-impact polystyrene,缩写为HIPS)、可发性聚苯乙烯(expandable polystyrene,缩写为EPS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(acrylonitrile -styrene copolymer,缩写为AS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile- butadiene- styrenecopolymer ,缩写为ABS)等为代表的庞大的苯乙烯树脂体系1。1952年Amos等开发出一种新的生产韧性
6、聚苯乙烯的工艺,其根本原理是在聚合过程中搅拌,从而使橡胶成为分散粒子而不是连续相,这样生产的韧性聚苯乙烯就是所谓的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)2。HIPS为白色不透明珠状或粒状热塑性树脂,其结构式如下:HIPS除具有GPPS的刚性、加工性能和着色性等优点,橡胶的引入使其冲击强度大幅度上升,但拉伸强度、硬度、光泽等性能指标下降,同时还丧失了透明性。二、 HIPS的工业制备方法2.1 本体悬浮法接枝共聚2将0.1%的引发剂参加溶解好了的橡胶的聚苯乙烯溶液，在75左右本体预聚反响34小时，然后取样，涂于玻片上吹干成膜，揭下薄膜浸入丁酮溶液中，看是否相变，如相变后再聚合一段时间使单体转化率达2530%左
7、右，然后再参加0.15%的引发剂，将预聚物转移到装有悬浮液的釜，在剧烈搅拌下继续聚合，反响温度从80逐渐升到90，取样视树脂粒子沉入水中后，在升温至100反响12小时后，冷却出料，进展洗涤，枯燥等后处理。(1) 反响器与辅助设备3l)橡胶研磨机一把橡胶切成碎片，使其快速溶解。2)溶解器一溶解苯乙烯中的橡胶。3)换热器和冷凝器一加热或冷却预聚物，凝缩水蒸汽。4)泵一水、蒸汽、单体、橡胶溶液、加热油、聚合物质、冷凝液等使用的各种规格的泵。5)进料槽一储存橡胶溶液。6)筒形过滤器一聚合前过滤橡胶溶液。7)固定管路混合器一必要时混合添加剂(链转移剂、交联剂、稳定剂等)8)预聚合反响器一开场橡胶溶液的预
8、聚合。9)一系列反响器一连续反响用。10)脱挥发份器一除掉稀释剂和未反响的单体。11)冷冻系统一冷凝蒸汽。12)真空系统一蒸发稀释剂和单体。13)仪表盘一控制全部聚合条件。14)贮罐一储存回收物质。15)压力、温度和液面计一记录各点的条件.16)其他设备一辅助工艺过程。(2) 过程和反响条件制备高抗冲聚苯乙烯的主要过程如下：l)把苯乙烯和乙苯充人溶解器。2)把像胶研碎放人溶解器,把溶解器加热到50。3)制备一批添加剂溶液,制备方法是：在一个小贮罐,在乙苯中溶解所需要的添加剂。4)按一定的比例把橡胶溶液和添加剂溶液注人管路混合器.混合后的溶液进人70的换热器进展预热。5)在预聚器充人氮气层。6)
9、当物料开场进人预聚合器时，搅拌器以50rPm转速旋转,顶聚合器被加热80。7)顶聚合器到达75%液面时自动运行。8)定期通过观察孔观察预聚合情况。9)75%液面时,底部泵以与聚合器进料一样的速率开场运转。压力为10磅/英寸2。该泵将原料输送到第一反响器，在预聚合器的出口取控制样品，循环泵开场运转。10)第一反响器进料完毕，底部泵开场向第二反响器供料。11)第二反响器调整在105,14磅/英寸2 ，20rpm。取样测量转化率。12)第二反响器充满后，物料进人第三反响器的A区。然后进入B区。第三反响器的条件控制在l10，15磅/英寸2和10rpm(顶部取样阀直到物料从阀溢出才关闭，说明反响器已充满
10、)。13)顶部取样阀出现物料时，第三反响器顶部的泵开场向换热器供料。14)脱挥发份器的真空和冷却系统处于lmmHg和-5的操作条件下，准备接收高粘度物料。15) 从第三反响器到脱挥发份器的传送管线用油加热到250，操作压力为60磅/英寸2.物料从脱挥发份器顶部进入，并沿着器壁流向底部，室压为lmmHg，温度是260。16) 当脱挥发份器的液面到达大约24英寸时，底部泵开场向多股冲模供料，股状物料从冲模上流下并进人水冷凝器。17)其他的操作步骤与结晶聚苯乙烯一样。18)开车后，聚合运转4个小时(是停留时间的两倍)，然后取样分析，记录操作条件。再过8小时，重新检查一次这些过程的控制情况。19)再过
11、16小时后，重新检查过程控制情况.底部泵可能需要调节。20)如果再现性符合要求，那么每12小时重复一次过程控制检验。该产品为不透明的白色颗粒状，比重为1.05。采用这一比拟经济的新工艺,在其价格方面的优越性几乎与聚丙烯和ABS(丙烯睛、丁二烯、苯乙烯)具有一样的吸引力。2.2 机械共混法4LLDPE改性HIPSPE 具有优良的柔韧性和冲击性能，将其与HIPS 共混，有利于提高HIPS 的韧性。但是，HIPS和PE 是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须进展增容改性。表1交联协同作用是提高不相容聚合物性男女的有效方法。从表1可以看出，DCP与SBS对HIPS/LLDPE共混体系具有较
12、好的协同作用。当HIPS/SBS为70/30/10，DCP用量为HIPS与LLDPE总量的0.05%，加工温度后两段为180，螺杆转速为80r/min时，课得到综合性能较好的共混物。高英，黄宏亮等5直接在LLDPE/HIPS 共混体系中参加Lewis 酸，使体系发生Friedel-Crafts烷基化反响；考察了不同AlCl3 含量、反响时间和反响温度对体系增容效果的影响。通过研究共混物冲击强度和微观照片发现：参加AlCl3后，在LLDPE/HIPS 两相界面处生成接枝共聚物LLDPEg-HIPS，降低界面力，改善了相容性。同时，由于增容剂只在两相界面处生成，因此，AlCl3的参加对共混体系中L
13、LDPE 组分的热学性能和结晶性能并没有太大影响。Asira Chirawithayaboon6研究了不同用量SEBS对不同配比的HIPS/HDPE 共混物性能的影响。研究发现：当SEBS用量少5%，HDPE 含量高于50%时，共混物拉伸强度会提高；当SEBS用量超过5%，且HDPE 含量超过50%时，共混物的拉伸强度会急剧下降。研究还发现：当共混物富含HIPS时，在高剪切力作用下，共混物获得较高的相容性；富含HDPE时，在低剪切力作用下，共混物相容性好。徐建平7利用DCP与SEBS对HIPS/HDPE (70/30)体系的协同作用，分别考察了加料方式、DCP、SEBS 含量、加工温度、螺杆转
14、速等对共混物性能的影响。结果说明：HIPS/HDPE/SEBS 为70/30/10，DCP 用量为HIPS 和HDPE 总量的0.06%，挤出温度( 后部) 为185，螺杆转速为80r/min 时，共混物性能较高。PP存在尺寸收缩率大、硬度低、不耐老化、低温脆性等缺点，限制了其应用围。而HIPS具有较高的模量、硬度与低收缩率。通过合金化，使HIPS 和PP的应用围得到拓展，无论从科学研究角度还是经济效益角度，开发HIPS/PP 合金均具有重要意义。嵌段聚合物在聚合物共混中起着重要的增容作用。Z.Horak等8研究了不同嵌段苯乙烯-丁二烯聚合物对HIPS/PP的增容作用，研究发现：多嵌段聚苯乙烯
15、-丁二烯聚合物比二嵌段的增容效果更好。万军等9研究了HIPS/PP在DCP存在下的熔融反响过程，以与共混物的动态力学性能和热性能。结果说明：HIPS在DCP存在下以PS的降解为主，伴随着聚丁二烯的交联和接枝；HIPS/PP共混物在DCP存在下以PP同HIPS的反响接枝为主，这种原位生成的增容剂改善了HIPS/PP两组分间的相容性。弹性体改性HIPS橡胶在玻璃态聚合物中的掺和，能使抗冲强度大幅度增长。如高抗冲聚苯乙烯(HIPS)以与近期新开发的丁苯热塑橡胶(SBS)和聚苯乙烯(PS)机械共混型高抗冲聚苯乙烯，它们的缺口抗冲强度值分别比均聚物PS提高两倍和四倍。10军等11采用机械共混法研究了HIPS同SBS、SBR或BR共混物的力学性能。研究发现：当弹性体用量为5%25%时，SBS改性的HIPS试样具有最大的断裂能、最大的断裂伸长率、较高的拉伸氏模量和屈服强度，屈服点过后有明显的应变硬化现象。且随SBS含量的增加，其冲击强度大幅度提高；SBR也能提高HIPS的冲击强度，但幅度不大，拉伸过程中有明显的应力发白现象；BR改性的HIPS试样表现为脆性断裂，力学性能变劣。省轻工技术研究所12对HIPS/SBS/增强剂S苯乙烯类共聚物共混体系进展了研究。结果说明：随着SBS用量的增加，共混物缺口冲击强度与断裂伸长率提高，
