我国聚苯乙烯的增韧研究进展
广西煤炭科学研究所 兰黄鲜
聚苯乙烯（PS）是重要的通用树脂，广泛应用于包装、电子、建筑、汽车、家电等行业。但通用级PS存在性脆，
耐环境应力开裂及耐溶剂性能较差，热变形温度相对较低，冲击强度不高等缺陷。为了提高PS的性能，须对其进行
增韧改性，以满足不同用途的需要。
1．刚性无机粒子增韧
河南科技大学化工与制药学院高分子科学与纳米技术重点实验室的董嘉更等将PS与表面经过改性的纳米氢氧
化镁（nano-MH）进行熔融复合，制备了PS/nano-MH复合材料。结果表明，nano-MH分解产生的氧化镁增强了材料
在高温下的热稳定性，使PS的阻燃性能得到明显改善。四川大学高分子科学与工程学院的袁绍彦等研究了不同组成
的PS基三元共混物体系的缺口冲击性能、拉伸性能和断面形貌以及相形态。结果表明，微米级碳酸钙对PS的增韧
改性效果稍好于纳米级碳酸钙，但增强效果却相反。中北大学材料科学与工程学院的王文生等以无水乙醇为溶剂，
使用偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）对纳米SiO2表面进行了化学改性，采用溶液聚合法在
改性后的纳米粒子表面接枝PS，然后通过熔融共混法制备了纳米SiO2/PS复合材料。结果表明：与纯PS相比，纳
米SiO2质量分数为4%时，复合材料的缺口冲击强度提高了7.6%、拉伸强度提高了0.98%，显示出纳米SiO2 对PS
具有同时增强增韧的效果。青岛科技大学材料科学技术系的孙凤等，采用钛酸酯偶联剂对TiO2进行表面处理并与
PS共混改性。结果表明，纳米级的TiO2在PS树脂中具有较好的分散性，对PS有增韧作用。福建师范大学高分子
研究所的林美娟等，用廉价的三异丙氧基混合稀土掺杂改性PS，研究发现，改性PS中存在着稀土金属离子与苯环
的配位作用，三异丙氧基混合稀土对PS有较好的增韧作用。中国矿业大学材料科学与工程学院的贾志永等采用优质
煤系高岭土煅烧制备的纳米莫来石（nano-mullite）对PS进行改性。结果表明，适量的纳米莫来石加入后，复合材
料的拉伸强度、缺口冲击强度、维卡软化点温度和热流动性能均有较大的提高。石油大学重质油国家重点实验室的
罗付生等用深度萃取脱油硬沥青和尤里卡沥青两种高软化点硬沥青材料，对PS进行改性。力学性能测试表明，硬沥
青材料的加入能使PS的冲击强度得到不同程度的提高，但拉伸强度有一定程度下降。
2．刚性有机粒子增韧
武汉工程大学材料科学与工程学院的吴海燕等以密炼、模压等工艺制备了超支化聚磷酸酯（HPPE）/PS复合材
料。结果表明，HPPE/PS复合材料的拉伸强度和冲击强度随HPPE用量的增加先增加后降低，受HPPE摩尔质量的变
化影响较小。在HPPE用量为6phr左右，复合材料的综合性能较佳，对比纯PS，拉伸强度可提高124%、冲击强度可
提高56%。中山大学化学与化学工程学院的李谷等研究发现，在含5phr纳米CaCO3的PS/纳米CaCO3复合材料中加
入不同比例的SBS后，随SBS含量增加，复合材料的缺口冲击强度及无缺口冲击强度均增加， 缺口敏感性及拉伸强
度下降，断裂伸长率则成倍增加。中山大学化学与化学工程学院麦堪成等以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂，制备
了苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯接枝马来酸酐(SIS-MAH)。结果表明，MAH的用量宜为SIS质量分数的3%，DCP的用量应
小于MAH质量分数的0.3%；当1份nano-CaCO3加入到PS/SIS(质量比100/2)复合材料中，SIS与nano-CaCO3 产生
协同增韧效应，复合材料的无缺口冲击强度可提高到9.83kJ/m2；SIS-MAH较SIS对PS/nano-CaCO3 复合材料具有
更好的增韧效果。长春工业大学化学工程学院高光辉等通过乳液接枝聚合技术合成不同聚丁二烯(PB)含量的聚丁二
烯接枝PS共聚物(PB-g-PS)，共混改性PS。结果表明，使用粒径约为300nm的核壳橡胶粒子改性PS冲击韧性提高
很大。此时，接枝共聚物具有最佳核壳比PB/PS为70/30，橡胶粒子呈均匀分散状态，且最大冲击强度为124.9J/m，
相当于纯PS冲击强度的10倍。浙江工业大学化学工程与材料学院的蒋辉等，制备了中分子量聚异丁烯（PIB）与
PS合金材料PIB/PS。研究表明，PIB降低共混体系的剪切黏度、剪切应力，提高了加工性能。当PIB含量为2%时，
能显著提高共混物的冲击性能和拉伸性能。东华大学材料科学与工程学院花秀兵等制备了PS/膨润土复合粒子，研
究发现随着膨润土含量的增加，共混体系的弹性模量、抗拉强度及断裂伸长率均呈下降趋势。
3．橡胶及其他弹性体增韧
弹性体增韧改性的理论有很多，但目前主要有剪切带和银纹共存理论、空穴化理论。中石油兰州石化公司技术
处的王彤等采用粉末丁苯橡胶（PSBR）改性通用PS（GPS）制备GPS/PSBR共混物。结果表明，当GPS与PSBR的质
量比为80:20时，使用软化剂可提高共混物的加工流动性；纳米高岭土对共混物有较明显的增强作用。华北工学院
分院的张保卫等研究了胶粉/PS共混物的物理性能、流动性能及热性能，发现添加胶粉可改善PS材料的抗冲击性能。
当胶粉质量分数为0.05和0.15 时，共混物的综合性能较好。添加硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，可提高共混物的热
变形温度。杭州大学化学系的许承威等用机械共混法制备PS/LLDPE/SBS 共混物，研究表明，LLDPE在增容剂SBS
存在下能对PS树脂起增韧改性作用，当SBS的质量分数为5% (以PS+LLDPE100质量份为基准)，PS/LLDPE为85/15(质
量比)时，共混体系的冲击强度最大。北京化工大学材料科学与工程学院唐卫华等研究发现，聚苯弹性体（PSE）与
PS共混可以获得力学性能优异的韧性材料。PSE添加量达到40%时，PSE与PS形成了两相连续分布的共混合金，这
种合金的强度和韧性都较好。中北大学塑料研究所谭能超等，采用热塑性弹性体SBS作为增韧改性剂，碳酸钙作为
填充剂改性PS。研究结果表明，当SBS质量分数为20%，碳酸钙质量分数为45%时，共混物的冲击强度和热性能都
得到提高，但拉伸强度有所下降，性能接近HIPS。
4．结束语
纵观各种PS增韧方法，高强度、高韧性、高耐热性、耐腐蚀性的PS复合材料仍是研究热点。采用的刚性纳米
粒子改性PS可以增强增韧，提高其力学性能、抗老化性能，但刚性纳米粒子的表面改性技术及其在PS基体中的分
散问题仍然有待深入研究解决。因为只有纳米粒子真正在纳米尺度上均匀分散到基体中，才能达到最佳的改性效果。
在PS基体中引入少量的橡胶与弹性体，一般都有明显的增韧效果，但是该增韧方法由于引进了低模量、低强度的材
料，常使材料在抗冲击强度提高的同时，刚度、拉伸强度和加工性能都有不同程度的降低，因而在PS不显著损失强
度、模量的前提下增加其韧性，获得综合性能优良的PS合金材料就成为当前人们关注的一个重要课题。另外，采用
共混复合等手段制备出互穿网络热塑性弹性体和纳米复合热塑性弹性体，使PS向高性能化和高功能化方向发展，也
已成为一个重要的研究方向。随着越来越多高性能、多功能PS基复合材料研究开发的成功，其应用领域将更加广泛。