Полимеры на основе модифицированного полистирола.

Для устранения недостатков, присущих полистиролу, получены различные модифицированные полимеры на основе полистирола.

Применяют различные способы модификации гомополимера стирола: совмещение с синтетическими каучуками, сополимеризация с другими мономерами, полимеризация производных стирола.

Повышенная хрупкость полистирола ограничивает его применение в изделиях, которые подвергаются ударным нагрузкам при эксплуатации.

1. Ударопрочный полистирол. УПС ,PS-HI

Одним из существенных недостатков полистирола является его небольшая механическая прочность, особенно ударная вязкость. Для устранения этого недостатка полистирол подвергают модификации путем механического смешения стирола с каучуком или привитой и блок-сополимеризации стирола с каучуком. Последняя разновидность полистирола характеризуется повышенной ударопрочностью (уступает только поликарбонату), легкостью в обработке.

Сырье: стирол и бутадиеновый каучук

Стирол – см. ранее.

Бутадиен-1,3 (дивинил) СН₂=СН—СН=СН₂ — ненасыщенный углеводород, простейший представитель диеновых углеводородов. Бутадиен — бесцветный газ с характерным запахом, температура кипения −4,5 °C, температура плавления −108,9 °C, температура вспышки −40 °C. Бутадиен получают пропусканием этилового спирта через катализатор:

2CH₃CH₂OH → C₄H₆ + 2H₂O + H₂

Или дегидрогенизацией нормального бутилена:

CH₂=CH—CH₂—CH₃ → CH₂=CH—CH=CH₂ + Н₂

Полимеризацией бутадиена получают синтетический каучук.

Получение:

Получение привитого полистирола.

Рис. 1. Структурная схема привитого полистирола.

Макромолекулы блок-сополимера представляют собой длинные участки (блоки) из звеньев одного мономера (или сополимера), которые чередуются с блоками звеньев другого мономера

В промышленности ударопрочный полистирол получают гл. обр. термической полимеризацией в массе по непрерывной схеме так же, как и полистирол, и блочно-суспензионным способом по периодической схеме.

Стадии тех процесса.

1. Измельчение готового бутадиенового (бутадиен-стирольньного) каучука с помощью дискового ножа.

2. Растворение при нагревании и интенсивном перемешивании каучукового порошка в стироле (4-15%-ная концентрация), Т= 80С, время 20 ч.

3. Перелив состава в промежуточную емкость с добавлением инициаторов ( пероксиды), стабилизаторов , пластификаторов (бутилстеорат и др.), регуляторов роста цепи ( меркаптан) и охлаждением до 30С.

4. Форполимеризация ( предварительная) в две стадии ( 1-ая стадия – получение форполимера со степенью конверсии 0,4 ) Т = 130С, время 5-6 часов, атмосфера азота.

После образования 2-3% полистирола реакционная среда расслаивается на стирольную фазу (р-р полистирола в стироле) и каучуковую (р-р каучука и привитого сополимера в стироле). Образование привитого сополимера протекает на границе раздела фаз. Структура, размеры дискретной каучуковой фазы, содержание в ней скрытого в твердой фазе полистирола зависят от интенсивности перемешивания, концентрации основных компонентов и модифицирующих добавок.

( 2-ая стадия – получение форполимера со степенью конверсии 0,8 ) Т = 180С, время 5-6 часов, атмосфера азота. При степени превращения стирола больше 0,4 реакц. система из-за высокой вязкости становится стабильной и перемешивания уже не требуется.

5. Окончательная полимеризация в аппарате колонного типа с вакуумной камерой до степени конверсии 0,95. Т= 230С. На завершающей стадии процесса происходит частичное сшивание каучука в частицах микрогеля, в результате чего возрастает их устойчивость к сдвиговым деформациям. Непрореагировавший стирол удаляют в вакууме.

6. Экструзия расплава сополимера.

7. Грануляция.

При блочно-суспензионном способе сначала полимеризацию проводят в массе (как описано выше) до степени превращения стирола 30-40%. Затем реакц. массу суспендируют в воде при интенсивном перемешивании и проводят суспензионную полимеризацию до предельной степени превращения стирола.

Ээкструзионное (механическое) смешением бутадиена, полистирола и привитого бутадиеном полистирола

Получается ударопрочный полистирол, имеющий двухфазную структуру. Непрерывная фаза (матрица) образована полистиролом (обычно мол. м. 220-300 тыс.), дискретная фаза (микрогель)-частицами каучука овальной формы с размерами 2-5 мкм. Каучуковые частицы (бутадиеновые или бутадиен-стирольные) окружены тонкой пленкой привитого сополимера стирола на каучуке (мол. м. 220-280 тыс.), который обеспечивает хорошую адгезию между полистирольной и каучуковой фазами. От объема каучуковой фазы во многом зависят свойства ударопрочного полистирола.