免免填充间规聚苯乙烯的结晶行为与晶型研究

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1、填充间规聚苯乙烯的结晶行为与晶型研究赵翔陆明麦堪成基金项目：中山大学化学与化学工程学院第六届创新化学实验与研究基金，基金编号：200630第一作者：赵翔，本科，中山大学化学与化学工程学院02级化学专业*通讯作者。电话/传真：+86-20-84115109，E-mail:cesmkc@zsu.edu.cn(中山大学材料科学研究所　广州　510275)摘要：用示差量热扫描法和X射线粉末衍射研究了滑石粉等四种无机填料对间规聚苯乙烯（sPS）结晶行为和晶型的影响，并对苯乙烯（St）与丙烯酸（AA）及马来酸酐（MAH）双单体

2、接枝(PS-g-AA和PS-g-MAH)改性滑石粉填充sPS复合材料的结晶行为和晶型进行深入研究，并对晶型改变影响原因进行了讨论。结果表明,未经改性的滑石粉对sPS有明显的异相成作用，但对sPS晶型没有影响，而经St与AA（或MAH）接枝改性的滑石粉在较低熔融温度下可诱导sPS形成β晶。关键词：间规聚苯乙烯无机填料滑石粉结晶行为晶型前言间规聚苯乙烯（sPS）是由日本出光公司在1985年首先合成的一种新型工程塑料。sPS具有耐热性优良（熔点高达270℃），密度低、尺寸稳定、耐热性、耐溶剂性好等诸多优点，因而引起广泛关

3、注sPS存在复杂的同质多晶现象[1~4]，有4种稳定的晶型,即α、β、γ和δ晶型。α和β型晶体的分子链构象是全反式的平面锯齿构象,γ和δ的分子链构象为s(2/1)2螺旋构象[2]。Woo等[5]研究表明，Tmax升高，α晶减少，而β晶含量增多。在最高熔融温度(Tmax)为280℃左右时，α和β两种晶型共存；Tmax低于280℃时有利于α晶的生长,而升高Tmax有利于β晶的生长。sPS的脆性限制了其广泛应用。一般纯sPS主要用作膜材料、纤维等,而要作其他用途必须经过改性。sPS改性主要包括共混改性[5-11]和共聚改

4、性[16-22]。而无机填料填充改性sPS则少有报道。本实验用熔融共混法制备了无机填料填充sPS复合材料，并对其结晶行为和晶型进行了研究。实验部分111.原材料sPS：Dow化学有限公司二氧化硅(SiO2)：德国DEGUSSA公司生产，牌号Aerosil380氢氧化镁(Mg(OH)2)：佛山金戈消防材料有限公司，型号1.6#二氧化钛(TiO2)：上海跃江钛白化工制品有限公司，R-902型（锐钛型）滑石粉(Talc)：广西龙胜滑石粉厂，塑料级苯乙烯（St）：广州化学试剂厂，A.R丙烯酸（AA）：天津化学试剂厂，A.R

5、马来酸酐（MAH）天津化学试剂厂，A.R2.滑石粉表面处理采用双单体改性。将苯乙烯（St）、丙烯酸（AA）（或马来酸酐（MAH））、引发剂（AIBN）和滑石粉按一定配比混合均匀，加进250mL球磨罐中，球磨1h，转速300r/min。接枝产物以二甲苯为溶剂抽提24h，除去均聚物，真空干燥，用200目筛过筛，得到PS-g-AA和PS-g-MAH改性滑石粉。3.无机粒子填充间规聚苯乙烯复合材料的制备将干燥后的sPS和5wt%的无机粒子混合均匀后，在密炼机（吉林大学仪器厂生产）中于280℃密炼5min，螺杆转速70r/m

6、in。制备的无机粒子填充sPS复合材料样品命名为sPS－X（X为样品中的无机粒子)。4.DSC分析Perkin-ElmerDSC-7型示差扫描量热仪，在N2保护下，以200℃/min的速率从室温升温至最高熔融温度（Tmax），恒温10min消除热历史后，以10℃/min降温至室温。5.WAXD分析将样品在DSC中按DSC实验方法进行热处理后，在日本Rigaku公司的D/max2200vpc型粉末X射线衍射仪（管压40kV，管流30mA，Cukα射线）上测得WAXD曲线，扫描速率112o/min，扫描角度范围3～30

7、o。结果与讨论1.各种无机填料对sPS结晶行为和晶型的影响图Ⅰ为不同熔融温度（Tmax）下sPS及其复合材料的结晶温度。可见，sPS的结晶温度随Tmax的升高而降低，这是由于在较低熔融温度下，sPS熔体中残留有部分未完全熔融的晶体，在结晶过程中起到晶核的作用，使sPS在较高温度下即可发生结晶。熔融温度升高至320℃时，低温时熔体中残留的晶体完全熔融，故sPS结晶温度降低。在较低Tmax下，SiO2、Mg(OH)2、TiO2填充sPS复合材料的结晶温度均低于sPS基体；Tmax升高至320℃时，这三种无机粒子才起到异

8、相成核作用，提高sPS结晶温度。而在所有Tmax下，滑石粉的加入大大提高sPS结晶温度，起到明显的异相成核作用。因此，对滑石粉填充sPS复合材料进行进一步研究。图Ⅰ不同Tmax下各种无机填料填充sPS结晶温度（Tmax：最高熔融温度Tc：结晶温度）图Ⅱ是sPS及其复合材料在Tmax=290℃熔融后降温结晶所得样品的WAXD图谱。图中各样品WAXD谱图上均出现