間規(guī)聚苯乙烯-高抗沖聚苯乙烯（sPS-HIPS）共混物的結晶行為與形態(tài).pdf

1、本文首次用熔融擠出法制備了間規(guī)聚苯乙烯/高抗沖聚苯乙烯(sPS/HIPS)、sPS/ABS、間規(guī)聚苯乙烯/丙稀腈．苯乙烯共聚物(sPS/AS)和間規(guī)聚苯乙烯/無規(guī)聚苯乙烯(sPS/aPS)共混物，并用多種技術方法研究了sPS及其共混物的結晶行為、熔融行為、晶型、球晶、力學性能、相形態(tài)等與第二組分含量、結晶溫度、熔融溫度、降溫速率等因素的關系。試圖通過共混改變sPS的結晶環(huán)境，對于深入研究sPS多晶形成機理和研發(fā)sPS共混體系有重要理論意

2、義和實際應用價值。研究結果表明： 1.在非等溫結晶過程中，熔融溫度較低時，少量HIPS(<30wt﹪)能提高sPS的結晶峰溫，有利于更多的α-晶形成：大量HIPS則降低sPS的結晶峰溫并誘導更多的β-晶生成。熔融溫度較高時，sPS的結晶峰溫隨HIPS含量增加而下降，且sPS及其共混物全部生成β-晶。認為sPS的晶型與結晶峰溫有關，sPS的結晶峰溫降低會導致更多的β-晶形成，而結晶峰溫提高則有利于更多的α-晶形成。降溫速率對sPS

3、及其共混物晶型的影響不大，且與熔融溫度無關。熔融行為則受到熔融溫度、降溫速率以及HIPS含量的影響。非等溫結晶動力學分析表明，熔融溫度較低時，sPS的結晶速率隨HIPS含量增加先加快后降低；熔融溫度較高時，sPS的結晶速率隨HIPS含量增加而減小。 2.在等溫結晶過程中，熔融溫度為320℃時，sPS的結晶速率隨HIPS含量增加而降低，但結晶熱焓無太大變化。熔融溫度為280℃時，sPS的結晶速率隨HIPS含量增加先加快后降低，結晶

4、熱焓則先降低后增加。sPS及其共混物在320℃下的結晶速率要小于280℃下的結晶速率，歸結為低溫熔融結晶形成高含量α-晶。熔融溫度越高越有利于β-晶的形成，而熔融溫度越低則越有利于α-晶的生成。sPS及其共混物的熔融行為也隨熔融溫度和結晶溫度的改變而變化。熔融溫度為320℃時，sPS及其共混物均出現(xiàn)兩個熔融峰，且隨著結晶溫度提高，低溫熔融峰的強度增強并移向高溫處，高溫熔融峰的強度降低。熔融溫度280℃時，sPS與共混物(3/7除外)也只

5、出現(xiàn)兩個熔融峰，且峰溫和強度隨結晶溫度的變化與320℃的類似。sPS的平衡熔點隨著HIPS含量增加而降低。熔融溫度較低時，少量HIPS加入有利于更多α-晶的形成。熔融溫度較高時，降低結晶溫度仍然可以得到α-晶；熔融溫度較低時，提高結晶溫度有利于β-晶形成，歸結于α-晶受動力學控制而β-晶為熱力學穩(wěn)定的晶型。sPS及其共混物在不同的熔融溫度下的等溫結晶動力學研究表明，熔融溫度較低時，少量HIPS會降低sPS的成核指數(shù)并提高其結晶速率，大量

6、HIPS加入則會提高sPS的成核指數(shù)并降低結晶速率。熔融溫度較高時，HIPS含量增加會導致sPS結晶速率的降低。sPS及其共混物的結晶活化能隨HIPS含量以及熔融溫度變化的規(guī)律與結晶速率的變化一致。 3.在冷結晶過程中，HIPS提高無定型sPS的冷結晶峰溫歸結于HIPS存在阻礙sPS的冷結晶。冷結晶動力學分析也表明HIPS的存在會阻礙sPS的冷結晶。退火溫度對無定型的sPS及其共混物的晶型與熔融行為有較大影響，退火溫度較低時有利

7、于。α-晶的形成，而退火溫度較高時則有利于β-晶生成，且HIPS含量越高越有利于α-晶的形成。無定型樣品在X光衍射在線升溫過程中，sPS及其共混物均生成α-晶，基本上不形成β-晶，可能與不同結晶的機理有關。制備無定型sPS及其共混物的熔融溫度對sPS的冷結晶與熔融行為、晶型的影響不大，而對共混物的冷結晶行為則有較大影響，這主要與殘留的α-晶有關。 4.首次觀察到經過密煉熱壓sPS樣品在熔融溫度為274-285℃的范圍內降溫結晶形

8、成兩個結晶峰的現(xiàn)象，X光衍射表明僅形成α-晶，認為雙結晶峰可能來自于殘留結晶起到晶核作用的異相成核結晶和完全熔融部分的本體結晶。改變熔融時間、掃描次數(shù)、降溫速率等條件，sPS均形成兩個結晶峰。等溫結晶行為研究表明，密煉sPS樣品能在較高的溫度下結晶，其結晶速率均高于一般α-晶的結晶速率，認為高溫結晶峰與殘留結晶的異相成核有關。不同的加工條件對sPS的結晶行為有較大的影響，剪切作用會使得sPS產生較多的有序結構，從而誘導sPS在高溫下發(fā)生

9、結晶。 5.sPS及其共混物在不同的結晶條件下會出現(xiàn)不同的球晶形態(tài)，熔融溫度低易于形成細碎的α-晶，而熔融溫度高則有利于黑十字消光的β-晶形成。HIPS的存在使sPS球晶變得不完善，并且阻礙sPS球晶的形成。熔融溫度較低時，提高結晶溫度和延長結晶時間使sPS與共混物的晶體尺寸變大，表明有更多的β-晶形成，POM的結果與DSC和WAXD的一致。sPS的球晶在AFM下為放射狀的球晶，且存在“眼睛“狀結構：而sPS共混物中，球晶的尺寸

10、更大，無定型的HIPS分布于球晶內纖維狀晶間。sPS球晶經過低溫冷凍處理后會形成環(huán)狀結構的球晶，且在升溫過程中，環(huán)狀結構直到230℃附近才消失。在較低的溫度下放置一段時間后，sPS也能形成環(huán)狀結構的球晶。聚丙烯(PP)、聚己內酯(PCL)等經過低溫冷凍處理也能形成環(huán)狀結構的球晶。不同形態(tài)的β-晶sPS經過低溫處理均能得到環(huán)狀結構的球晶，且sPS/HIPS共混物也能在低溫處理過程中形成具有環(huán)狀結構的球晶。 6.sPS/HIPS共混

11、物的物理老化實驗和調制式DSC實驗均表明sPS與HIPS中的PS相是相容的。結晶sPS會限制HIPS橡膠相的鏈段運動，使其玻璃化轉變溫度提高，而無定型sPS/HIPS共混物中，sPS對HIPS橡膠相的玻璃化轉變溫度影響不大。沖擊和拉伸實驗均表明HIPS能提高sPS的韌性，SEM也證實了這一點。 7.sPS/ABS共混物出現(xiàn)兩個明顯的玻璃化轉變溫度，球晶的形態(tài)表明兩者為不相容體系。熔融溫度較低時，ABS會降低sPS的結晶峰溫，并誘