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        行業新聞

        改善聚丙烯與其他聚合物相容性的方法介紹

        在制備高聚物共混物時,相容性對共混物的性能影響很大,如果兩種高聚物完全相容,則制得的共混物會獲得俱佳的性能,如果兩種高聚物相容性很差,則共混物產生宏觀的相分離,因此會形成分層或剝離現象,降低了材料的強度和使用性能。若兩種高聚物部分相容,則形成微觀或亞微觀的相分離結構,兩相界面之間存在相互作用,形成過渡層,這時所獲得的共混物往往會表現出獨特的性能。

         

        由此可見,在制備共混物時,形成微觀或亞微觀相分離是一個關鍵問題。而高聚物大部分是不相容的,在共混過程中如何改善它們之間的相容性,使之形成微觀相分離是研究共混的一個重要方面,改善聚丙烯相容性的方法有以下幾種。

         

        01

         

        聚丙烯的化學接枝

         

        聚丙烯是非極性聚合物,通過化學接枝,將極性單體如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、馬來酸酐等接枝到聚丙烯分子鏈上,可以增大聚丙烯的極性,改善聚丙烯與其他聚合物的相容性,從而改善共混物的物理機械性能。已成功的應用化學接枝的方法制備的有 PP-g-AA、PP-g-MAA、PP -g-MAH等接枝共聚物。

         

        02

         

        聚丙烯的輻照

         

        增容用電子束、γ射線、紫外線、等離子體等輻照技術處理聚丙烯,可以在聚丙烯分子鏈上引入羥基、羰基、羧基、氨基、過氧基等極性基團,從而增大聚丙烯極性,改善聚丙烯共混體系的相容性。聚丙烯改性中常用的幾種輻照源特性比較見下表。

         

        聚丙烯改性中常用的幾種輻照源特性比較\

        (1)PP 的輻照接枝。在高能輻照作用下聚丙烯分子斷裂產生的活性基團與單體作用時,可以引發單體在聚丙烯分子上的接枝,輻照接枝是實現聚丙烯功能化的非常重要的方法之一。比如在高能射線輻照作用下,可將馬來酸酐接枝到聚丙烯上,能明顯改善聚丙烯的表面極性、粘結性、印刷性及與其他聚合物的相容性。

         

        等離子體是指電離氣體,是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組合的集合體。等離子體空間富集的離子、電子、激發態的原子、分子及自由基是活潑的反應物種,可引發一系列反應,可用于對聚丙烯的接枝改性。

         

        (2)PP的輻照增容。有研究者拓廣了輻照技術在高分子材料方面的應用范圍,提出通過電子束、γ射線、紫外線、微波輻照等物理技術,在聚烯烴分子鏈中引入含氧極性基團,解決聚烯烴共混合復和材料的界面增容,制備能達到某些工程塑料性能指標的聚烯烴材料,開創了高強、高韌聚烯烴材料制備的新技術。

         

        03

         

        加入增容劑(相容劑)

         

        增容劑通常是接枝或嵌段共聚物,其鏈段的結構和極性分別與組分聚合物類似。在共混過程中增容劑將富集在兩相界面處,從而改善共混組分兩相間的界面作用力。A、B兩組分如果不相容,則可加入A-B型嵌段或接枝共聚物,增容劑中A組分與聚合物A相容性良好, B組分與聚合物B相容性良好。A-B型嵌段或接枝共聚物使A、B兩組分的相容性增加,這種嵌段或接枝共聚物稱為增容劑。增容劑可分為高分子增容劑和低分子增容劑。高分子增容劑又可分為非反應型和反應型兩種,而低分子增容劑則全部都是反應型的。

         

        (1)非反應型增容劑。所謂非反應型增容劑是指那些本身沒有反應基團,在聚合物共混過程中不發生化學反應的增容劑,它們依靠自身對兩種共混聚合物的親和力、粘結力使原來相容性差的兩種聚合物相容,形成具有良好界面作用的聚合物共混物。這類增容劑無副產物,效果好。非反應型增容劑已開發出來四種類型,即A-B型、A-C型(A-B-C型)、C-D型和其他型的增容劑,下表為非反應型增容劑的應用實例。

         

         

        非反應型增容劑的應用實例

        A-B型增容劑主要是由A、B兩種聚合物經嵌段或接枝共聚制成。適用于與A-B型增容劑同種的A、B兩種聚合物的共混。它能降低界面張力,增加兩相相容性。例如乙烯丙烯嵌段共聚物可作為PE/PP共混體系的增容劑。

         

        A-C型(ABC型)增容劑是由A、C(或A、B、C)兩種(或三種)聚合物的單體經接枝或嵌段共聚而成。適用于A、B兩種聚合物的共混。如PE與PS樹脂共混時使用CPE或SEBS作為增容劑,可以改善PE與PS的相容性。

         

        C-D型增容劑是一種新型的增容劑,它的組成成分與共混樹脂成分是不同的,如SEBS可以作為PP與PMMA的增容劑。

         

        (2)反應型增容劑。所謂反應型增容劑是指本身含有反應基團的增容劑,它在聚合物共混時能與其他聚合物含有的基團發生化學反應,生成化學鍵而使聚合物和增容劑之間產生較強的結合力而達到增容的效果。這類增容劑有馬來酸型、丙烯酸型、環氧改性型,此外還有低分子反應型增容劑。

         

        馬來酸型增容劑是一類用馬來酸酐改性、帶有羧基的聚合物增容劑,能與多種聚合物反應,而使共混聚合物增容。丙烯酸改性的聚合物是另一類含羧基的聚合物增容劑。應用實例有EPDM-g-MAH共聚物作為PA/EPDM共混物的增容劑,PP-g-AA共聚物作為聚烯烴/ PET 共混物的增容劑,馬來酸酐接枝LLDPE作為聚烯烴/EVOH共混體系的增容劑。

         

        04

         

        IPN技術

         

        IPN是互穿聚合物網絡,是由兩種聚合物各自組成的交聯網絡相互貫穿而形成的一種新型多相聚合物共混物。制備IPN,首先需要一個交聯聚合物,其次將單體、引發劑、交聯劑溶脹在第一個網絡中,再引發聚合交聯形成第二個網絡。由于兩個交聯網絡相互貫穿,形成了穩定的微相分離結構,這種結構相界面大,協同效果好,因此可以具有優于組分聚合物的性能。

         

        05

         

         

        動態硫化

         

        動態硫化是在兩種聚合物熔融共混過程中分散相發生交聯反應。由于分散相的交聯增加了體系的形態穩定性,改善了熔體強度和力學性能。由于基材的連續相并未發生交聯反應,則使材料仍具有熱塑性加工性能。得到的廣泛應用的PP/EPDM熱塑性彈性體就具有優良的綜合性能。PP與EPDM的動態硫化是指PP與EPDM在熔融共混過程中EPDM進行硫化,得到分散在PP連續相中的硫化交聯的EPDM微小顆粒。PP連續相在高溫時熔化提供熱塑性,而硫化的EPDM橡膠顆粒則在常溫下提供高彈性,這是材料性能的巧妙組合。
         

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