预聚甲基丙烯酸甲酯_丁苯橡胶对聚苯乙烯基高聚物材料光散射性能的影响

加工 应用 合成橡胶工业,2008-09-15,31(5):394~396CH I NA SYNT H ET I C RUBBER I NDUSTRY预聚甲基丙烯酸甲酯/丁苯橡胶对聚苯乙烯基高聚物材料光散射性能的影响李海花1,孟庆华2,孟庆云2*(1 北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029;2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130081)摘要:以预聚甲基丙烯酸甲酯(MM A)/丁苯橡胶(SBR)为散射剂、聚苯乙烯(PS)为基体制备了高聚物光散射材料,研究了预聚MM A和SBR的添加量对高聚物材料光散射性能的影响。

结果表明,当SBR为0 02%、预聚MMA为0 04%~0 08%时,可得到透光率不小于75%、雾度不小于80%的以PS为基体的高聚物光散射材料;预聚MM A的添加量与高聚物光散射材料的雾度呈现较强烈的振荡变化关系,和透光率之间的振荡变化关系略弱;SBR添加量和高聚物光散射材料的雾度之间呈现振荡变化关系,和透光率之间则没有明显的振荡变化关系。

关键词:甲基丙烯酸甲酯;丁苯橡胶;聚苯乙烯;光散射;雾度;透光率中图分类号:TQ325 2 文献标识码:B 文章编号:1000-1255(2008)05-0394-03近年来,光散射材料[1-2]被用作液晶显示器的背光源材料,以及各种显示器的散射板、背投影屏幕等。

在光散射材料的研发方面,国内目前大多采用乳液溶胀法[3-4]和分散聚合法[5]制备出作为光散射剂的聚合物微球,研究其不同粒径对聚甲基丙烯酸甲酯材料光散射性能的影响。

聚苯乙烯(PS)的透光率为90%,可以作为光散射材料的基体材料,但它存在硬度低、脆性大、容易产生银纹和裂纹以及耐热性差的缺陷,因而使其应用范围受到限制。

在制备以PS为基体的PS/聚甲基丙烯酸甲酯高聚物光散射材料中添加粉末丁苯橡胶(SBR),可在保证材料光散射性能的基础上,弥补PS的上述缺陷,扩大其使用范围。

本工作在以原位预聚法[6]制备的预聚甲基丙烯酸甲酯(MMA)和SBR为散射剂、PS为基体的高聚物光散射材料研究[7]的基础上,探讨了预聚MMA、SBR的用量对雾度、透光率的影响,目的是通过调节散射剂的添加量来调控以PS为基体的高聚物材料的光散射性能。

1 实验部分1 1 主要原材料MMA,分析纯,天津市福晨化学试剂厂生产;苯乙烯,分析纯,北京市兴津化工厂生产,使用前均经减压蒸馏提纯。

过氧化苯甲酰(BPO),化学纯,北京金龙化学试剂有限公司生产,用前溶于氯仿,经甲醇沉淀、过滤、干燥精制后使用。

粉末SBR,中国化工研究院提供。

1 2 试样制备预聚MMA 在干燥的反应瓶中加入1mL MMA和0 0047g的BPO,混合均匀后在80!的恒温水浴中加热30m in,得到预聚MMA。

高聚物光散射材料 将SB R和预聚MMA以一定的配比添加到苯乙烯单体中,混合均匀后在80!下进行聚合反应5h。

当体系的黏度达到要求时,取出,置于室温下继续反应,直至固化,得到以预聚MMA和SBR为散射剂、PS为基体的高聚物光散射材料。

1 3 分析与测试高聚物光散射材料的雾度、透光率用上海精密科学仪器有限公司生产的WGT-S型透光率/收稿日期:2007-05-08;修订日期:2008-06-28。

作者简介:李海花(1979∀),女,硕士研究生。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50673006)*通讯联系人。

雾度测定仪测定。

2 结果与讨论2 1 预聚MMA 添加量由图1可见,在没有添加SBR 的情况下,随着预聚MMA 添加量的增大,PS 的雾度呈现抛物线形式变化,在预聚MMA 的质量分数为0 04%时,其雾度出现1个最小值,为44%;而PS 的透光率为70%~85%,与预聚MMA 添加量之间呈现出振荡变化关系。

F i g 1 E ffect ofm ass fracti on of pre po l y m eri zed MM A on li gh tscatering properties of PS i n the ab sence of SBR由图2可见,当添加质量分数为0 02%的SBR 时,PS 的雾度随预聚MMA 添加量的变化趋势与不加SBR 时有所不同,在预聚MMA 的质量分数为0 02%和0 08%时出现2个极小值,分别为52%和59%,相应的透光率分别为81%和79%,PS 的雾度和预聚MMA 添加量之间呈现出振荡变化关系。

PS 的透光率和预聚MMA 添加量之间仍呈现振荡变化关系,但振荡幅度比不加SBR 时有所减小。

图1、图2中的雾度、透光率与预聚MMA 添加量之间的变化关系曲线与理论计算基本吻合[8]。

M ass fracti on of SBR 0 02%F i g 2 E ffect ofm ass f raction of pre pol y m eri zedMM A on li ght scateri ng p roperties ofPS2 2 SBR 添加量由图3可以看出,当预聚MMA 的质量分数为0 04%时,PS 的雾度和SBR 添加量之间也呈现出振荡变化关系。

没有添加SBR 时,样品的雾度为44%;当SBR 质量分数为0 02%时,PS 的雾度达到了83%。

这说明SB R 很小的添加量就可以引起PS 的雾度较大的改变。

由图3还可以看出,当SBR 质量分数为0 02%时,PS 的透光率在75%以上,但PS 的透光率和SBR 添加量之间并没有呈现出明显的振荡变化关系,即SBR 添加量的变化对透光率影响不大。

这一方面是由于SBR 中存在与PS 相似的链段结构,相互间能够发生相互作用,分散相和连续相界面处形成一定厚度的相容区即界面层;界面层的存在致使PS 分子链的运动发生变化,而其界面层的厚度和二者组成又有一定的关系。

由于SBR 添加量的不同,二者组成亦发生改变,从而引起界面层厚度的变化,进而导致体系光散射性能的改变,因此SBR 的添加能引起雾度的明显变化。

另一方面,由于SB R 的折光指数和预聚MMA 的折光指数基本一致,故小尺寸SBR 很少的添加量不会引起PS /预聚MMA 高聚物光散射材料透光率的明显变化。

M ass fracti on of p re poly m erized MM A 0 04%F i g 3 E ffect ofm ass fracti on of SBR onli ght scateri ng p roperties ofPS由图4可见,当预聚MMA 的质量分数为0 08%时,PS 的雾度和SBR 添加量之间仍呈现振荡变化关系。

没有添加SBR 时,PS 的雾度为80%;当SBR 的量为0 02%时,雾度达到了85%(此时透光率约为75%)。

对比图3和图4可知,预聚MMA 的添加量越大,SBR 的添加量对PS 的雾度影响越小。

由图4还可以看出,PS 的透光率和SBR 之间仍没有表现出明显的振荡变化关系。

395 第5期 李海花等 预聚甲基丙烯酸甲酯/丁苯橡胶对聚苯乙烯基高聚物材料光散射性能的影响这一结果与用量子力学理论计算的结果基本吻合[8]。

M ass fraction of pre po l y m eri cMM A0 08%F i g4 E ffect ofm ass fracti on of SBR onli ght scateri ng p roperties ofPS3 结 论通过调节散射剂预聚MMA和SBR的添加量能够达到调控以PS为基体的高聚物材料光散射性能的目的,当SBR为0 02%、预聚MMA为0 04%~0 08%时,可得到透光率不小于75%、雾度不小于80%的以PS为基体的高聚物光散射材料;预聚MMA的添加量与高聚物光散射材料的雾度和透光率之间均呈现振荡变化关系且,随着预聚MMA添加量的增加,其雾度呈现出较强烈的振荡变化,但透光率的振荡趋势略弱;SBR添加量和高聚物光散射材料的雾度之间呈现振荡变化关系,而和透光率之间则没有明显的振荡变化关系。

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