基于老化降解机理的废旧ABS、HIPS改性研究

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1、图书分类号TQ322.2密级非密注1UDC_______________________________________________________________硕士学位论文基于老化降解机理的废旧ABS、HIPS改性研究吴晓露指导教师（姓名、职称）李迎春教授申请学位级别工学硕士专业名称材料科学与工程论文提交日期________年______月______日论文答辩日期________年______月______日学位授予日期________年______月______日论文评阅人李振中解小玲答辩委员会主席李振中2018年5月30日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类中北大学学位

2、论文基于老化降解机理的废旧ABS、HIPS改性研究摘要丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和高抗冲聚苯乙烯（HIPS）具有优良的力学性能和加工性能，因此，被广泛应用到各种电子电器产品中。然而，随着大量电子电器产品的报废，必将产生数量庞大的废旧ABS和HIPS塑料，这些塑料的随意丢弃，将会带来巨大的资源浪费和环境污染，因此，废旧ABS和HIPS塑料的改性研究及高值化回收利用具有重要的研究意义。本文首先对ABS和HIPS在自然使用过程中发生的老化降解行为进行研究，通过力学性能、FTIR、SEM、GPC、凝胶含量和接枝率等测试分别对ABS、HIPS新料和旧料进行对比，提出了ABS、HIPS的老化机

3、理。在此基础上，针对老化降解机理，加入羟基型扩链剂均苯四甲酸二酐（PMDA）分别对废旧ABS（rABS）和废旧HIPS（rHIPS）进行熔融扩链，制备出rABS和rHIPS改性材料，研究了PMDA含量的变化对rABS和rHIPS的力学性能、相对分子质量、断面形貌特征和动态力学性能的影响。最后，在PMDA熔融扩链的基础上，再分别加入弹性体氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS）来研究PMDA/SEBS对rABS和rHIPS力学性能和熔体质量流动速率的影响。研究结果如下：（1）ABS、HIPS具有相似的老化降解机理，它们在加工和使用过程中会发生老化降解，引起聚合物分子链断裂，导致分子量降低，

4、并且均为聚丁二烯相发生降解，产生含氧基团——羰基和羟基，同时导致聚合物两相分离，相容性变差，宏观上引起力学性能尤其是冲击韧性的恶化。（2）PMDA的加入对rABS有良好的修复效果，将rABS中原本断裂的分子链连接起来，提高了rABS的相对分子质量，实现了分子修复，使得材料的储能模量和损耗模量增加，宏观上引起力学性能的提高，其中冲击强度的提高最为明显；同时，PMDA的加入也使接枝物PB-g-SAN得到修复，微观上表现为PB相和SAN相界面粘结力增加，两相相容性变好；FTIR测试结果表明，rABS中的羟基与PMDA中的酸酐基团发生反应生成酯基；同时加入SEBS和PMDA之后，rABS/PMD

5、A/SEBS改性材料的韧性相比rABS/PMDA有一定提高，但会使得材料的拉伸强度下降。（3）PMDA的加入对rHIPS有良好的修复改性效果。与rHIPS相比，扩链之后的rHIPS相对分子质量增加，分子量分布变窄，储能模量和损耗模量均有提高，宏观上表现为力学性能的提高；扩链之后的rHIPS中PB相和PS相相容性变好，在SEM图中表现为相界面更加模糊，试样断面凹凸不平，在DMA中表现为PB相的Tg和PS相的Tg更加靠近；FTIR测试结果表明rHIPS的羟基与PMDA中的酸酐基团发生反应生成酯基；同时加入SEBS和PMDA之后，相比rHIPS/PMDA，rHIPS/PMDA/SEBS改性材料

6、的冲击强度提高，证明SEBS和PMDA对rHIPS具有协同增韧的作用。关键词：rABS，rHIPS，降解，PMDA，SEBS，改性研究ModificationresearchbasedonaginganddegradationmechanismofwasteABSandHIPSABSTRACTAcrylonitrilebutadienestyrene(ABS)andhighimpactpolystyrene(HIPS)haveexcellentmechanicalandprocessingproperties.Therefore,theyarewidelyusedinvariousele

7、ctronicandelectricalproducts.However,withthediscardingofalargenumberofelectronicandelectricalproducts,alargenumberofwasteABSandHIPSplasticswillbeproduced.Therandomdiscardingoftheseplasticswillbringhugewasteofresourcesa