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AES树脂(亦称EPSAN)是三元乙丙橡胶(EPDM)与苯乙烯(St)及丙烯腈(AN)共单体的接枝共聚物( EPDM-g-SAN)与SAN树脂的共混物。由于AES树脂中双键含量极少,故具有优异的抗热氧老化、抗天候老化、抗老化黄变性能。本文研究用悬浮接枝法和溶液接枝法合成EPDM含量为45%左右的增韧剂EPDM-g-SAN,与SAN树脂共混制备高抗冲的AES树脂。鉴于悬浮法与溶液法都需要采用一定量有机溶剂,因此在接枝反应基本结束后可通过常压蒸馏分离回收反应溶剂,经提纯后处理可循环应用于接枝共聚合反应。本研究对于指导EPDM-g-SAN的合成和共混制备高性能AES,满足市场对高性能塑料以及社会对资源循环利用的要求具有重要的理论和现实意义。
用悬浮接枝共聚法合成了EPDM-g-SAN,用其与SAN树脂共混制备AES。系统研究了EPDM/St-AN的悬浮聚合反应条件与体系的CR、GR、GE和AES的缺口冲击强度的关系,优化了能使EPDM-g-SAN对SAN树脂的增韧效率达到最高水平的接枝共聚反应条件。结果表明,当EPDM/St-AN为45/55,St/AN配比为60/40,反应温度为80c时,反应20h的条件下可合成出性能优良的EPDM-g-SAN,其单体转化率为91%,接枝率为67%,接枝效率为60%,用其制备的AES(当EPDM/AES为15wt%时)缺口冲击强度达到33.4 kJ/m2。
研究了EPDM/St-AN是悬浮接枝共聚反应的CR、GR和GE与反应时间的关系发现:反应分为三阶段,第1阶段接枝反应占绝对优势,GE迅速升高到95%,第II阶段同时存在接枝与非接枝共聚的竞争反应,第III阶段CR有轻微上升,GR和GE保持恒定。随着接枝反应时间的延长,产物EPDM-g-SAN对SAN树脂的增韧效率提高。
用红外光谱法建立了EPDM/St-AN和St-AN的投料质量比与产物共组成比的定量关系及对应的AES的缺口冲击强度的关系,结果发现,当接枝产物EPDM-g-SAN的g-SAN的共组成与SAN树脂的共组成接近时,AES的缺口冲击强度最高。
研究了影响AES缺口冲击强度的三个参量:EPDM-g-SAN接枝率和极性(St单元/AN单元)及EPDM/AES比率,其临界值分别是60%、60/40和15%。从这三个参量协同达到或大于其临界值,AES的缺口冲击强度即跃升说明,AES应具有脆韧转变行为,SEM分析表明其增韧机理为剪切屈服机理。
用沸腾蒸馏法对EPDM/St-AN的溶液接枝体系和悬浮接枝体系的溶剂进行了回收试验,用所回收的溶剂与新溶剂的按一定配比制得混合溶剂分别进行了溶液法和悬浮法EPDM-g-SAN的合成,然后与SAN树脂共混制备AES。现代测试分析和力学性能研究的结果表明,EPDM-g-SAN的性质、AES的缺口冲击强度、力学性能及热稳定性等性能与用新溶剂合成的EPDM-g-SAN及用其制备的AES相同。
GC-MS分析表明在溶液法和悬浮法合成EPDM-g-SAN时,回收溶剂组成与新溶剂存在差别,有单体残留于回收溶剂中。DSC分析表明,采用新溶剂以悬浮法和溶液法与采用回收溶剂以溶液法合成EPDM-g-SAN,其与SAN树脂具有较好的相容性。TG分析表明回收溶剂和EPDM-g-SAN的用量增加对AES的热稳定性影响不明显。MFR分析表明EPDM-g-SAN的GR与用量对AES的加工性能有明显影响。
悬浮法和溶液法合成EPDM-g-SAN及用其制备新型树脂AES,同时从反应体系中回收反应溶剂,具有理论意义和工业开发价值。回收溶剂并循环应用于接枝共聚合反应,实现环境治理中“减量化”的方针,具有应用价值。