炭黑-聚苯乙烯復(fù)合微球的制備與性能研究.pdf

1、聚苯乙烯(Polystyrene)作為日常生活中最常用的熱塑性塑料，具有很多優(yōu)異的性能如良好的易加工性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性，因此而得到廣泛的應(yīng)用。但是聚苯乙烯也因?yàn)槠淠蜔嵝暂^差，易老化等缺點(diǎn)限制其進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。炭黑(Nano Carbon Black)具有良好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能，在橡膠和涂料行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)炭黑還經(jīng)常用作制備聚合物復(fù)合材料的納米填料對(duì)聚合物的導(dǎo)電性、耐熱性和強(qiáng)度等性能進(jìn)行改性。
　　本文以苯乙烯為

2、單體，炭黑為填料，二乙烯基苯為交聯(lián)劑通過原位懸浮聚合法制備了CB/PS復(fù)合微球。同時(shí)使用可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)與苯乙烯混合通過懸浮聚合法制備了PS微球。主要內(nèi)容如下:
　　第一部分:以苯乙烯為單體，炭黑為填料，DVB為交聯(lián)劑，BPO為引發(fā)劑，TCP和PVA作為復(fù)分散劑通過原位懸浮聚合法制備了CB/PS復(fù)合微球。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在對(duì)加入炭黑的苯乙烯溶液進(jìn)行超聲分時(shí)，向體系中加入助分散劑可以改善炭黑的分散性，使其均勻并穩(wěn)定地分散在苯乙

3、烯中而不發(fā)生團(tuán)聚。通過對(duì)超聲分散和機(jī)械分散兩種方式進(jìn)行比較，超聲分散所需要的分散時(shí)間較短且在分散時(shí)體系較為穩(wěn)定。在對(duì)聚合反應(yīng)體系的分散劑用量以及反應(yīng)時(shí)間和溫度的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分散劑TCP為0.2g，PVA為0.1g時(shí)，且在70～75℃反應(yīng)2h，80～85℃反應(yīng)4h，90～95℃反應(yīng)2h時(shí)的條件反應(yīng)時(shí)，得到的聚合物微球圓球度最好，圓球率可達(dá)100％。在對(duì)聚合的熱性能進(jìn)行分析時(shí)，加入炭黑復(fù)合微球的Tg升高了10℃，初始分解溫度和失重50％的

4、溫度分別提高了5.4℃和2.1℃。隨著DVB用量的增加，復(fù)合微球的Tg也逐漸增加。當(dāng)復(fù)合微球經(jīng)過熱處理后，其Tg增加了接近10℃，同時(shí)研究了其熱處理的最佳條件為195℃下處理1h。通過紅外光譜分析了熱處理后Tg增加的主要機(jī)理。SEM照片也顯示了炭黑可以均勻的分散在聚苯乙烯基體中。
　　第二部分:首先將不同含量的廢EPS溶于苯乙烯單體中制備不同濃度的EPS-St溶液，再以BPO為引發(fā)劑，TCP和PVA為分散劑通過懸浮聚合法制備PS微

5、球。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在對(duì)不同濃度的EPS-St溶液的黏度進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濃度大于25％時(shí)，溶液的黏度急劇增加，導(dǎo)致其難以分散。凝膠含量測(cè)試分析，聚合物的凝膠含量隨著EPS濃度的增加先增大后減小，當(dāng)濃度為25％時(shí)凝膠含量最高。GPC測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)加入EPS后，PS微球的重均分子量增加，分子量分布變寬，且GPC譜圖中出現(xiàn)了兩個(gè)峰值。DSC測(cè)試結(jié)果顯示加入EPS后PS微球的Tg升高，并且隨著EPS含量的增加Tg也逐漸增加，當(dāng)EPS含量為20