星形聚苯乙烯改性聚碳酸酯

　第29卷第8期　2013年8月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Vol.29,No.8Aug.2013

星形聚苯乙烯改性聚碳酸酯

李少杰,黄文艳,席秉云,薛小强,杨宏军,蒋必彪

(常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164)

摘要:为改善聚碳酸酯的加工性能,以原子转移自由基聚合(A(SBPS)为改性剂,制备了聚碳酸酯(PC)与SBPS的共混物,并与线性聚苯乙烯(L)、万能电子试验机、冲击试验机和差示扫描量热仪,PC/、力学性能和热性能。结果表明,在PC中加入质量分数为0.1%和%40.1%、54.9%,显著改善了PC的加工流动性,,冲击强度和断裂伸,;而PC/LPS共混物的熔体黏度最多只降低了13.2%,力学性关键词:星形聚苯乙烯;聚碳酸酯;流变性能;力学性能;热性能

中图分类号:TQ325.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:100027555(2013)0820084204

　　聚碳酸酯(PC)是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的抗冲击性能,耐蠕变、耐热,而且尺寸稳定性好。但是聚碳酸酯的流动性较差,因此成型加工相对困难,限制了其在更广范围的应用。星形聚合物与相同分子质量的线型聚合物相比,通常呈现出较低的溶液和熔体黏度[1,2],因而可作为加工助剂来降低聚合物的熔体黏度,改善加工性能。星形聚合物一般由活性离子聚合方法合成,但活性离子聚合反应条件苛刻,适应单体种类有限,因而限制了星形聚合物的研究与应用[3]。近年来,采用活性自由基聚合反应合成支化聚合物大大简化了合成反应条件,使得支化聚合物的应用研究更为方便[4,5]。本文以带有4个碳卤末端的引发剂,经过原子转移自由基聚合反应合成了四臂星形聚苯乙烯(SBPS),作为流变性能改性剂,研究了星形聚合物对聚碳酸酯流变性能、力学性能和热性能的影响。1　实验部分1.1　主要原料

四臂星形聚苯乙烯(SBPS):参照文献[6]报道的方法,以含有4个碳卤末端的引发剂(42BrBu)合成,理论臂长为300,即[Styrene]0/[42BrBu]0=1200;聚碳酸

酯(PC):S22001R,日本三菱化成工业公司。1.2　样品制备

PC在120℃干燥24h,SBPS在80℃干燥8h。将PC与质量分数分别为0.1%、0.4%的SBPS和线性聚苯乙烯(LPS)在高速混合机内混合3min,在双螺杆挤出机中挤出造粒。一部分粒料在注塑机(HY600,宁波海鹰塑料机械厂有限公司

)上注射成标准测试样条,注塑温度为265℃、260℃、255℃、50℃、50℃;另一部分在平板硫化机上压成30mm×30mm×1mm的样片,压制温度为265℃。1.3　测试与表征

1.3.1　GPC测试:采用三检测体积排除色谱仪(TD2SEC,美国Waters公司)在常温测定星形聚苯乙烯和线性聚苯乙烯的相对分子质量和相对分子质量分布,流动相为四氢呋喃。1.3.2　拉伸强度测试:采用万能电子试验机(WDT210,深圳凯强利实验仪器有限公司)参照GB/T1040-1992测试拉伸强度。1.3.3　冲击强度测试:采用冲击试验机(XJU222,承德市试验机厂)参照GB/T1845-1993测试冲击强度。1.3.4　DSC测定:采用差示扫描量热仪(PyrisDSC,

收稿日期:2012211205

基金项目:国家自然科学基金资助项目(21174020);常州市高分子材料重点实验室和江苏省优势学科资助项目通讯联系人:蒋必彪,主要从事高分子合成化学研究,E2mail:jiangbibiao@http://doc.guandang.net

　第8期李少杰等:星形聚苯乙烯改性聚碳酸酯85

美国Perkin2Elmer公司)在氮气氛下测定玻璃化转变温度Tg,升温速率为20℃/min。1.3.5　流变性能测试:采用旋转流变仪(MCR301,奥地利安东帕有限公司)测试低剪切速率流变性能,平行板式,温度为265℃,剪切速率为0.1s-1～100s-1;毛细管流变仪测试高剪切速率流变性能,剪切速率范围为100s-1～2500s-1。2　结果与讨论

2.1　星形聚苯乙烯的表征

Tab.1是合成的星形聚苯乙烯与线性聚苯乙烯TD2SEC分析结果,其中g′和g是表征聚合物支化程

度的Zimm相对支化因子,分别为相同相对分子质量

下支化聚合物黏度[η]branched与

线性聚合物黏度[η]linear和支化聚合物均方回转半径

<Rg2>branched与

线性聚合物均方回转半径<Rg2>linear的比值,即g′=[η]branched/[η]linear,g=<Rg2>branched/<Rg2>linear,g′

和g小于1,表明合成的星形聚苯乙烯具有比相同相[7]。

M w.SEC

Mw.Tab.1　TD2SECAnalysisResultStarPolystyrene

M n.SEC

()

SBPSLPS

)58234

()11850058234

PDI1.294.23

[η]()38.7939.29

Rg2

282.8177.44

g′g

0.881.00

0.431.00

[Styrene]0∶[42BrBu]0=1200∶1.0,conv.styrene=93.5%,PDI∶polydispersityindex

　　Fig.1是星形聚苯乙烯的Mark2Houwink曲线,

可以看出,星形聚苯乙烯不但比线性聚合物具有较低的黏度,而且Mark2Houwink指数(α值)也较小,说明星形聚苯乙烯的黏度随相对分子质量上升而增加的趋势也要缓和得多。

2.2　PC/SBPS共混物的流变性能

Fig.2为PC/SBPS和PC/LPS共混物的复数黏度

与剪切速率和复数黏度降低百分比(a)与剪切速率关系曲线。由Fig.2中可以看出两个方面的变化。首先,加入SBPS可显著降低PC的复数黏度,SBPS的质量分数为0.1%、0.4%时,最多分别降低了40.1%、54.9%,而加入LPS对PC的黏度影响不是很明显,最

多只降低了13.2%。这是由于SBPS分子趋于球状,其渗透到PC分子链中能有效地增大PC分子链之间的距离,减小分子之间的作用力,且滚动摩擦替代滑动摩擦,从而减小了共混物的黏度;而LPS为线性的,虽然本身黏度比较小,但是不能有效地增加PC分子间的距离,故黏度降低不是很明显。其次,纯PC和PC/

　　Fig.1　Mark2HouwinkPlotsofLinearandStarPolystyrene

■:linearpolystyrene;○:starpolystyrene

LPS在剪切速率为10s-1时出现剪切变稀,而PC/SBPS共混物在剪切速率为011s-1和10s-1时出现了2次剪切变稀行为,这是由于纯PC大分子链之间存在

着严重的分子链缠结,从而使分子链之间的滑移困难,当剪切速率增加时,分子链逐渐从缠结网络结构中解缠结和滑移,同时还沿着剪切方向规则排列,流动阻力减小,从而表现为随着剪切速率的增加,黏度下降[8];对于PC/SBPS共混物来说,由于SBPS的加入,大分子之间的缠结被削弱,即存在着弱缠结部分和强缠结部分,在剪切速率为011s-1时弱缠结部分开始解缠

　　Fig.2　ComplexViscosityandthePercentageofViscosityReduc2

tionvs.AngularFrequencyofPC/SBPS,PC/LPSBlends

andPCat265℃

■:PC

;○:PC/0.1%SBPS;△:PC/0.4%SBPS;◇:PC/0.1%LPS;☆:PC/0.4%LPS

结,故黏度开始下降;随着剪切速率继续增加,大分子链之间的弱缠结部分基本已被破坏,但还有未受SBPS影响的强缠结部分,故黏度趋于一个定值;剪切速率继续增加到10s-1时,强缠结部分也开始解缠结,故黏度

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继续下降,表现出2次剪切变稀行为。

Fig.3为毛细管流变测得的PC/SBPS和PC/LPS共混物的表观黏度与剪切速率关系曲线。由Fig.3中可以看出,当SBPS的质量分数为0.1%和0.4%时,PC的表观黏度最多可降低40.2%和53.4%,而相同质量分数的LPS只能使PC的表观黏度降低17.3%和14.8%,与旋转流变测得的黏度降低百分数基本一致,说明SBPS对PC的改性效果比LPS好。

2.3　PC/SBPS共混物的力学性能和热力学性能

Tab.2是PC/SBPS和PC/LPS共混物的力学性能测试结果。由表中数据可知,PC/SBPS共混物的拉

伸强度随着 …… 此处隐藏：6645字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……