聚合物通過改變鏈結(jié)構(gòu)改善相容性
化學(xué)先生 / 2019-09-10
(1)通過共聚使分子鏈引入極性基團(tuán)通過共聚使分 子鏈上引人極性基團(tuán)增加分子間的相互作用，可使相容性獲得明顯改善。PS 是極性很弱的聚合物，除了與PPO, PVME (聚乙烯甲基醚)等能相容外，很難找到與其他聚合物相容的例子。但苯乙烯和含有強(qiáng)極性基團(tuán)的丙烯腈形成共聚物(SAN),卻能與許多聚合物形成相容體系或力學(xué)相容的聚合物共混物。例如PC/SAN共混體系，當(dāng)PC含量達(dá)到30%時(shí)，共混物就顯示出很好的韌性，而PC/PS體系，PC含量低于70%無明顯增韌效果.此外，SAN和PCL (聚已內(nèi)酯)、PMMA、硝化纖維素、聚砜等聚合物都能形成相容或力學(xué)相容的體系。
PVC與聚丁二烯不相容，但與丁二烯/丙烯腈的共聚物NBR (AN含量30%~40%)能形成相容體系，PVC與PE不相容，但是PVC與些極性的乙蛹 共聚物能很好地相容，如EVA (含VAc 65%左右)、ECO (乙烯/一氧化碳共聚物)、EVA/一氧化碳三元共聚物、乙烯/二氧化硫共聚物等。 這些共聚物中由于具有極性基團(tuán)和PVC能形成偶極偶極相互作用或氫鍵，導(dǎo)致它們成為相容的均相體系。
(2)對(duì)聚合物分子鏈進(jìn)行化學(xué)改性： 對(duì)已制成的聚合物進(jìn)行化學(xué)改性也是改變分子鏈極性的重要方法。典型的例子是PE經(jīng)氯化后制成的氨化聚乙烯CCPE)，可與許多聚合物或工藝相容。例如PE與聚甲基丙烯酸酯類、PVC、PCL等都不相容，而CPE和大多數(shù)聚甲基丙烯酸酯類都是相容的，CPE/PCL及CPE/PVC都可成為相容或力學(xué)相容的聚合物共混物。
此外，通過對(duì)聚合物磺化、氯磺化、氣化、氯化氫加成、環(huán)氧化等，都可使聚合物改變鏈結(jié)構(gòu)，從面改善與其他聚合物的相容性。例如PE和NBR不相容，但PE經(jīng)氧磺化后的氯磺化聚乙蛹(CSPE),與NBR共混具有力學(xué)相容性。
對(duì)聚合物進(jìn)行接枝共聚是對(duì)大分 子鏈化學(xué)改性的又一有效方法，例如PS和PB共混，PB對(duì)PS無明顯增韌效果。但含有PB-g PS的HIPS,其沖擊強(qiáng)度比PS高出十幾倍，這和接枝共聚物改善兩者的相容性有關(guān)。類似的還有EVA-g-PVC、 CPE-R-PVC等接枝物，它們與PVC共混，力學(xué)相容性都有較大提高。
(3)通過共聚使分子鏈引入特殊相互作用基團(tuán)： 通過共聚使聚合物分子鏈上引入特殊相互作用基團(tuán)，使之可與其他果合物形成氫鍵、離子鍵，或產(chǎn)生偶極作用、酸堿作用等。
將苯乙烯與含羥基的單體共果， 使PS分子連中引人含羥基的單元，可大大改善與聚酯類、聚醚類聚合物的相容性。這些含羥基的單體如圖2-9所示。
PS中引人的羥基含量越高，它與羰基、M基間形成氨鍵的密度越高，越有利于相容。例如PS與聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA) 完全不相容，但只要在PS分子鏈中引人摩爾分?jǐn)?shù)為1%的含羥基單元，即可與PEMA形成相容體系，由此可見形成氨健對(duì)改進(jìn)相容性的作用是何等之大。
不相容的共混聚合物對(duì)分別引人帶相反電荷的離子，使之產(chǎn)生離子離子相互作用，可使其變?yōu)橄嗳莸木酆衔锕不煳铮?，PS/PEA (聚丙烯酸乙酯)是不相容體但是將磺酸根離子引人PS形成PSSA,同時(shí)將乙烯基吡畹離子引人PEA形成PEAVP，當(dāng)它們的離子基團(tuán)的物質(zhì)的量濃度大于5%時(shí)，由于兩種離子間的相互作用，可使其成為相容的共混物體系。PSSA 和PEAVP單獨(dú)都溶于四氯呋哺，可是將兩者的四氯呋喃溶液混合，則生成沉淀，可見兩者之間存在著非常強(qiáng)的離子離子相互作用。類似的例子還有PS/PI (聚酰亞胺)及PS/PIB (聚異丁烯)，它們都是不相容體系，若將磺酸根離子引人PS，乙烯基吡啶離子引人PI或PB.改性后它們的共混物變成相容體系。
(4)形成IPN或交聯(lián)結(jié)構(gòu)：制備互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)體系，只要一種聚合物和另一種單體(低聚體)能互溶，或者兩種低聚體能互溶，就可形成聚合物的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且這種相態(tài)結(jié)構(gòu)永久地保存下來，即具有強(qiáng)迫互溶作用。同樣的聚合物組成，機(jī)械共混時(shí)不相容或不具有力學(xué)相容性，但形成IPN后，該聚合物共混物顯示優(yōu)異的性能，這已被無數(shù)實(shí)例所證明。
在不相容的聚 合物共混體系中，通過化學(xué)交聯(lián)使兩組分間形成化學(xué)鍵，也可起到強(qiáng)迫改善容性的作用。例如，SBR/BR共混膠硫化后，只顯示一個(gè)Tg,消除了共混膠硫化前的所有特征。PE/PVC、 PE/NR、PE/NBR等體系，通過交聯(lián)工藝，相容性也都有所改善。
(5)聚合物對(duì)的分子量與它們的相容性密切相關(guān)。橡膠/橡膠、橡膠/塑料的共混塑煉過程證實(shí)，采用多段塑煉有利于兩組分的分散和相容，就是因?yàn)槎喽嗡軣捘苁咕酆衔锓肿恿柯〉洼^多的緣故。
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