Major factors affecting the impact resistance of high impact polystyrene (HIPS), the rubber-toughened grade of polystyrene, are rubber-phase particle size and size distribution, molecular weight, morphology, and degree of grafting. Accordingly, it is important to control or investigate these factors. In this study, the effect of solvent content was analyzed by the morphology and particle size distribution of rubber phase, and final properties in bulk-solution polymerization of HIPS. The prepolymerization time was, first, determined by measuring the evolution of particle size distribution of dispersed phase to explain the phase inversion with time. As the solvent content increased, the size of rubber particle increased and then gradually decreased. Rubber-phase morphology was likely to have higher degree of grafting as the solvent content increased. Rheological and mechanical properties decreased as the solvent content increased because of the decrease of matrix molecular weight due to the chain transfer reaction to solvent and the existence of residual solvent. Nevertheless, the impact resistance seemed to increase when the rubber particle size increased.

폴리스티렌의 취약한 성질을 개선한 내충격성 폴리스티렌 (HIPS)의 내충격성에 영향을 주는 요소는 분산된 고무상 입자의 크기 및 입도분포, 분자량, 형태구조, 그래프트율 등이다. 이에 따라 HIPS의 물성은 영향을 받으므로 이를 조절하거나 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 HIPS의 벌크-용액중합에서 용매함량이 고무입자의 형태구조 및 입도분포, 최종 물성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 먼저 중합 진행에 따른 분산상의 입도분포를 측정함으로써 상역전 현상의 변화 추이를 파악하여 전중합 시간을 결정하였다. 중합시 분산용매는 적절한 양에 도달하기 전까지는 고무입자의 크기가 증가하였으며, 그 후에는 점차적으로 감소하였다. 고무상의 형태구조는 분산용매가 증가함에 따라서 그래프트율이 증가하는 형태구조로 바뀌는 것으로 사료된다. 분산용매가 첨가됨에 따라 유변물성 및 인장물성이 취약해졌는데, 이는 분산용매에 의한 사슬이동반응이 매트릭스상인 폴리스티렌의 분자량을 감소시킨 점과 잔류 용매의 존재 때문이었다. 하지만 내충격성은 분산입자의 크기가 증가한 경우 향상되는 경향을 보였다.

Keywords: high impact polystyrene; solvent content; rubber-phase particle size; particle size distribution; rheological properties; mechanical properties