PS的共混改性研究进展摘要：综述了国内外聚苯乙烯(PS)树脂的生产、应用及新品种的开发情况，采用接枝共聚物，嵌段共聚物以及反应性共混提高PS/PE相容性的研究方法。
本文主要介绍了聚苯乙烯（PS）的改性方法及其在各个领域的应用进展。
关键词：共混改性；接枝共聚物；嵌段共聚物；非反应性共混；反应性共混；增韧改性。
1.前言聚苯乙烯是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的，英文名称为polystyrene，简称PS，是一种应用广泛性仅次于聚烯烃和PVC 的热塑性材料。
PS 较脆，耐环境应力开裂及耐溶剂性能较差，热变形温度相对较低（70～98℃），冲击强度也不高。
因而，获得综合性能优良的PS合金材料就成为当前人们关注的一个重要课题。
历年来，科学家们不断研究提高PS性能的方法。
接着诸如HIPS、ABS、AS 等改性聚苯乙烯系列纷纷涌现。
综观各种PS 改性方法，用共混改性PS 的方法投资小、见效快、生产周期短，因而成为改性聚苯乙烯的热点。
以下主要介绍几种共混改性方法。
聚苯乙烯(PS)与其它通用型塑料相比，有透明、成型性好刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点。
因而在包装、电子、建筑、汽车、家电、仪表、日用品和玩具等行业已得到广泛应用。
但PS的抗冲击性能、耐环境应力开裂及耐溶剂性能较差，热变形温度相对较低(70~98℃)，限制了它的应用。
2. 聚苯乙烯（PS）的共混改性所谓共混改性是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料以及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，而且力学、热学、光学及其他性能得到改善的新材料的过程。
聚合物的共混不仅是聚合物改性的一种重要手段，更是开发具有崭新性能新型材料的重要途径。
2.1 PE/PS 共混体系PE 具有优良的柔性和抗冲击性能，因而，有利于提高PS 的韧性。
（1）非反应性共混谢文炳就PE、PS 的分子量对PS/PE 共混体系的影响做了研究，并提出，PE 相对分子量增大不会影响共混物拉伸强度而能提高其抗冲击强度；而PS 相对分子量增大，共混体系的冲击强度增加，但韧性下降。
Tjong 研究了PS/PE/SEBS （SEBS 是增容剂）体系，发现富PE 相HDPE/PS/SEBS 体系抗冲击强度超过纯HDPE，说明HDPE 可与PS、SEBS 共混而增加其抗冲强度。
接枝共聚物增容作用PS/PE早在七十年代初，就有用接枝共聚物增容PS/PE体系的报导[2~4]，近年来国内也开始了此方面的工作。
陈苏[5~6]等采用PE悬浮接枝聚合苯乙烯的方法，制备了接枝率为38.5%的PE、PS接枝共聚物(GR-Ⅰ相容剂)，并将这种接枝共聚物与SBS复配(GR-Ⅱ相容剂)应用于PS/PE共混体系。
由如图1知随着共混物中HDPE含量的增加其拉伸强度Ts下降；图2表明随着共混物中PS含量的增加其冲击强度Is 下降;在HDPE/PS共混物中加入10%GR-Ⅰ相容剂其力学性能均有一定的提高。
在HDPE/PS共混物不加相容剂GR-Ⅱ时PS组分的Tg峰在105℃左右，加入相容剂后，此峰变得非常平坦几乎消失。
另外，加入相容剂后，共混物HDPE组分的结晶熔融温度Tm向高温方向移动。
这些说明了加入此相容剂后共混物的相容性有一定改善。
嵌段共聚物增容研究了嵌段共聚物诸因素对增容效果的影响。
他们提出简单构造的共聚物比复杂构造的具有更好的增容效果，即嵌段共聚物的增容效果按下列顺序递减：二嵌段>三嵌段>星型四臂嵌段。
使用分子量高的相容剂在增加共混物韧性方面，包括断裂伸长和抗冲强度方面，比分子量低的有利。
（2）反应性共混Teh 和Rudin 将引发剂、偶联剂溶于苯乙烯单体中，在PE、PS 双螺杆共混挤出时加入该苯乙烯单体，从而减小了PE 的自身偶联，增加了PS 和PE 间的接枝反应。
Baker 将RPS、CPE（羟基化PE）、PE、PS 同时加入双螺杆挤出机中，结果表明该法所得共混物性能比用PS-g-PE 增容的PS/PE 性能更好。
PS/PE共混体系的反应增容对于聚乙烯(PE)与聚苯乙烯(PS)体系，早期大多采用添加接枝物或嵌段共聚物作为相容剂，但这种增容方法的一个明显的缺点在于增容剂需要首先合成，而且造价昂贵，因此，难以实现工业化生产。
反应增容则是对PS/PE体系的又一种增容方法，被认为具有价廉、应用方便等优点，但也存在PE，PS需官能化及相内自交联等缺陷。
Baker将RPS(侧基有过氧化键的PS)、CPE（羧基化PE）、PE、PS同时加入双螺杆挤出机中，所制得的共混物性能比用PS-g-PE增容的PS/PE性能优异。
徐伟强等将RPS和MPE(马来酸酐接枝PE)加入反应式挤出机进行熔融共混挤出，研究表明MPE/RPS反应共混体系的断裂伸长率及拉伸强度比RPS/PE的大。
据DMA分析RPS/MPE反应性共混物具有部分交联结构，且使MPE的结晶度及熔点均降低。
而国内陈建定、林明德等人用RPS与PE进行共混反应，制成PS-g-PE，对PS/PE具有增容作用，提高共混物的力学性能。
2.2 PS/PP 共混体系由于PS 与PP 不相容，表面张力大PP/PS 共混物通常是具有不同形态的多相体系，呈现粗糙的相形态，界面黏结差，导致力学性能差。
通过加入合适的增容剂如嵌段或接枝共聚物可以改善共混物中组分间的相互作用，影响共混物的相形态。
有效的增容剂分布在组分的界面，通过降低界面张力来改善界面黏合力和提高分散相的分散性与抗团聚的能力，促进应力在两相界面的有效传递，防止在相间缺陷部位的断裂，并改善共混物的物理与力学性能。
RPS-MPP（马来酸酐官能化聚丙烯）对PS/PP 体系有较好的反应增容效果。
有研究报道，熔融共混法制取的PS/PP 体系有PS-g-PP 接枝物生成。
2.3 PS/PC 共混体系PC 和PS 结构中都有苯环，用DSC 分析PC/PS 共混物表明，PC 的玻璃化温度降低，而PS 的玻璃化温度升高，即两组分的Tg 互相靠拢，说明PC 与PS 可部分相容。
将RPS 与PC 进行反应挤出共混，应力-应变试验及动态力学分析（DMA）表明，RPS和PC 发生了接枝反应。
另外，RPS 对PS/PC 共混体系有较好的增容效果。
PS-g-MAH（苯乙烯接枝马来酸酐共聚物）、SBS-g-MAH 等增容剂也可用来增容PC/PS 共混体系。
聚乙烯接枝马来酸锌（PE-g-MAZn）离聚体对PC/PS 体系增容作用也较显著。
2.4 PS/PMMA 共混体系PMMA 是透明性和耐候性均较好的塑料。
PS 有之共混可望提高其耐热性而不影响体系的透明性。
据文献报道，将St/MMA（苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物）、PS-g-MMA和P（St-b-MMA）（苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物）相比，P（St-b-MMA）对PS/PMMA体系有最好的增容效果。
3. PS 增韧改性3.1 刚性有机粒子增韧改性PS章文贡等使用混合稀土烷氧化合物掺杂PS，因其掺杂的改性PS 结构中存在着稀土金属离子与苯环的配位作用，改性后的PS 的玻璃化温度随稀土含量增加而下降，但其抗冲性能却显著提高，表明三异丁氧基混合稀土对PS 有较好的增韧作用。
与单一稀土烷氧化合物相比，稀土掺杂量更大，产物透明度更高，增韧效果更好，且混合稀土价格低，因而有更好的应用前景。
3.2 刚性无机粒子增韧改性PS近年来随着纳米技术的发展,纳米颗粒增韧PS 也得到了迅速的研究。
用平均粒径为20nm左右的TiO2 粒子，经偶联剂钛酸酯处理后，与HIPS 高速混合，制备PS/纳米TiO2 复合材料。
结果表明，在纳米TiO2 的含量为10％时，复合材料的冲击强度达到了最大。
复合材料的断裂伸长率也受到了TiO2 含量的影响，当TiO2 用量为2％～3％时，复合材料的断裂伸长率达到了最大值。
王文等在对不同烷氧基钬掺杂增韧PS 的研究中发现，烷氧基钬化合物掺杂的PS材料中存在着钬离子与PS 大分子中苯环的配位作用。
改性后的PS 的玻璃化温度随钬量增加而下降，并且随着烷氧基链长的增加而下降。
烷氧基钬掺杂改性PS 存在明显的增韧作用与材料中存在PS 大分子苯环π电子与钬的配位作用、柔性烷氧基链引入和亚纳米粒子的析出等有关。
3.3 弹性体增韧PS 体系PSE是一类新型的茂金属聚合物。
唐卫华等通过PSE 与PS 共混，结果发现PSE 对PS力学性能产生了明显的影响。
研究结果表明，PSE 树脂与PS 可以相容，且这种相容性随树脂中苯乙烯质量分数的提高而增大。
不同苯乙烯质量分数的PSE 对PS 的增韧效果有着明显的影响。
随着苯乙烯质量分数的增加，PSE 的增韧效果得到了明显的提高，并且在苯乙烯质量分数为72％时达到最大值[19]。
4. 应用现状PS 是一种不可降解塑料，使用后在环境中长期积累，会造成环境的污染，这点也限制了PS 的应用范围。
但对PS 进行改性后，不仅改善了PS 的性能，而且扩大了PS 的应用领域，例如，农用薄膜、包装材料、涂料、农药缓释剂和药物缓释材料等方面。
4.1 包装材料淀粉接枝PS 加工成膜材料、包装材料等，外观、降解和实用性理想；含淀粉20％～30％（质量分数）的St-g-PS 制成瓶强度与通用PS 塑料类似。
St-g-PS 与PS 共混型一次性快餐用具、包装盒及防震填料等，气密性和机械强度高，成本低，户外直晒降解快，土埋降解亦佳。
4.2 防水涂料李良波等人研究了用丙烯酸接枝改性废聚苯乙烯（PS）泡沫塑料，与石油沥青共混，制得水乳型防水涂料，用作建筑物屋顶防水材料。
实验结果表明，丙烯酸可增大乳化效果，比单纯PS 改性材料柔韧性要好，也可改善涂料的附着性能与成膜性能，涂料的性能指标达到防水涂料的要求。
4.3 胶粘剂聚苯乙烯（PS）的分子结构中含有苯环，刚性大而柔性小，在极性物质表面粘接力很弱。
用聚苯乙烯直接制得的胶粘剂强度不够且胶层又脆又硬，需加入改性剂进行改性处理，在聚苯乙烯大分子链上引入极性基团，从而相互交联形成酯类聚合物，使其对极性表面有良好的粘接力。
4.4 医药苯乙烯-马来酸酐共聚物、肝素同系物等具有协同抗肿瘤活性，与常规的小分子抗肿瘤药物配伍使用能够使复合药物的抗肿瘤活性增强。
另外，在装有搅拌器、回流冷凝器和温度计的三口瓶中，加200ml 蒸馏水和2g 淀粉进行搅拌，加热使淀粉全部溶解，在另一烧杯中加引发剂溶解在甲基丙烯酸甲酯单体中，当引发剂全部溶解后，再加入苯乙烯，在强烈搅拌下把单体苯乙烯溶液加入冷至室温的淀粉水溶液的烧杯中，测定pH 值＜7，补加几滴碱液，直到碱液的pH=7 为止，通水进入冷却器缓慢在水浴上加热升温至76℃，反应2～3h，在此温度下维持3h，将共聚物过滤，用水洗涤几次直到洗掉淀粉为止，加入1 滴碱液观察蓝色消失，蓝色消失即淀粉洗去，在40～50℃下干燥，用30mg 筛进行过筛，此共聚物可制造牙托粉，还可以用于制造假牙。