聚合物增容劑的應(yīng)用
化學(xué)先生 / 2019-09-10
1.增容劑的類型
在不相容的共混物體系中，由于種第三組分的存在，使共混物的力學(xué)相容性顯著改善，該第三組分稱為相容州或增容劑。增容劑在共混物中的作用主要是降低兩相間的界面張力，有利于提高分散相的穩(wěn)定性和分股程度，使界面黏結(jié)力增大，從而使原來不具有力學(xué)相容性的體系變成綜合性能優(yōu)良的聚合物共混物。因此，增容劑的作用可歸納為:①降低相界之間的界面能:②促進(jìn)共混過程中的相分散:③阻止分散相的凝案:④強(qiáng)化相之間的粘接。
作為增容劑的物質(zhì)多數(shù)是一些共聚物，這些共聚物兼有共混物兩組分的結(jié)構(gòu)特征，或者和其中的組分具有特殊的相互作用。因此，增容劑在共混體系中都趨于分散在兩相的界面，用量很少，但對改養(yǎng)兩相之間的相容性十分顯著。
增容劑有各種不同類型，常見的增容劑類型如圖2-10所示。目前增容劑的類型和品種尚在不斷發(fā)展中。
2.非反應(yīng)型增容劑
非反應(yīng)型增容劑常見的類型有AB股增容利、AC型和CD型增容利三大類。
(1） AB型增容劑：這種增容州兼有共混物兩種聚合物的鏈段，例如，PS-b-PM-MA是PS/PMMA的增容劑，PB-g-PS是PB/PS的增容劑,EPM 是PE/PP的增容朝等。嵌段共聚物、接枝共聚物、無規(guī)共聚物均可作為增容劑。氯化聚乙烯并不是共聚物，但應(yīng)含有與PVC和PE相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，因此對PYVC/PE休系有很好的增務(wù)作用。由圖2-11可見，加人20%CPE.可使PVCHDPE (50/50) 由典型的院性體系轉(zhuǎn)室為典型的韌性體系，因?yàn)镃PE中的C1原子星無規(guī)分布，其實(shí)際的分子結(jié)構(gòu)與PE/PVC無規(guī)共聚物類似。
PE和PS都是大品種通用塑料，若能用康價(jià)的PE使脆性的PS獲得增韌是很有意義的事，但兩者不具有工藝相容性。因此，找到合適的共聚物作增容劑就成為解決這個(gè)間題的關(guān)鍵。用乙烯和苯乙烯單體直接共聚制得嵌段共聚物，目前技術(shù)上尚難實(shí)現(xiàn)。通常是采用其他途徑來合成類似的共聚物，如用陰離子聚合法先獲得PS-b-PB兩嵌段共聚物，再進(jìn)行完全氫化，這樣PB鏈段就變成了PE鏈段。為防止PE段結(jié)晶，聚合的單體中應(yīng)加有一定量的聚1,2-T二烯，其氫化后的共聚物中PB嵌段實(shí)際上是乙烯-丁烯的共聚鏈段，這種共聚物是PE/PS優(yōu)良的增容劑，其增容效果如圖2-12所示。
(2) AC型和CD型增容劑：這類增容劑和共混物中的組分至少有一個(gè)不具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，主要依靠增容劑和組分聚合物間形成特殊相互作用或形成化學(xué)鍵來改善兩組分的相容性。例如PE和PPO不相容，在PE/PPO共混體系中加人適量PE-b-PS共聚物，可使其相容性獲得改善，因?yàn)镻S和PPO具有良好的相容性: PP-g-MAH (馬來酸酐)可作為PA/EPDM體系的增容劑，因?yàn)橹ф淢AH可與PA發(fā)生化學(xué)反應(yīng): BR-bPMMA可作為SAN/SBR的增容劑，因?yàn)殚g規(guī)PMMA與SAN具有很強(qiáng)的相互作用。又如SEBS (部分氫化SBS)-g-MAH是尼龍/PPO的CD型增容劑，因?yàn)镻S鏈段與PPO相容，而MAH支鏈與尼龍可形成化學(xué)鍵。
PCL是制備這類增容劑形成共聚物組分的理想對象之一，因?yàn)樗芎秃芏嗑酆衔?如PVC、SAN,氯化聚醚等)形成相容體系。把它作為共聚物組分，可成為很多體系的增容劑。如PCL-b-PS可作為PVC/PS、PVC/PPO 等體系的增容劑。
3.反應(yīng)型增容劑
反應(yīng)型增容劑的增容原理與非反應(yīng)型增容劑有顯著不同。反應(yīng)型增容劑主要是一些含有可與共混組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的官能團(tuán)的共聚物，加人體系中能與共混的聚合物機(jī)分之間邢成新的化學(xué)健達(dá)到強(qiáng)制增容的目的，因此可稱之為化學(xué)增容。這類增容附神州溫用于服些相容性很差、但帶有易反應(yīng)官能團(tuán)的聚合物之間共混的增容。
例如，用部分水解的EVA與MAH催化接校的共聚物，可用作尼龍/聚場輕類共混物的反應(yīng)墅增容劑。共聚物分子中的COOR. OH 及COOH等基團(tuán)在相界面上可寫尼龍分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)和物理(離子健等)作用而被“錨固”；碳鏈郎分則可與聚媚烴組分纏繞，顯示出較強(qiáng)的增容作用。
部分參與共混的組分本身含有相互可反應(yīng)的官能團(tuán)，則在反應(yīng)中也可發(fā)生反應(yīng)型增容，這種反應(yīng)型增容可稱之為“原位”反應(yīng)型增容。這類反應(yīng)型增容的體系應(yīng)具有以下特點(diǎn)：
①共混物之間應(yīng)具有足夠的分散度;
②兩種組分所帶官能團(tuán)間的反應(yīng)速率應(yīng)足夠快.
根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)類型，可將“原位”反應(yīng)型增容分為以下四種類型:
①共混中分子鏈發(fā)生斷鏈反應(yīng)，產(chǎn)生大分子自由基，進(jìn)而重新連接形成嵌段共聚物、接枝共聚物或無規(guī)共聚物；
②一種聚合物的端基官能團(tuán)與另一種聚合物主鏈上的官能團(tuán)反應(yīng)，生成接枝共聚物；
③兩種聚合物主鏈上的官能團(tuán)相互反應(yīng)，生成接枝共聚物或交替共聚物；
④兩種聚合物間彼此形成離子鍵。
“原位”反應(yīng)型增容技術(shù)中經(jīng)常利用的化學(xué)反應(yīng)有:酸酐與伯氨基反應(yīng):環(huán)銀基與陵基、羥基、膠肝、氨基的反應(yīng):感唑瞅與發(fā)基的反應(yīng):分子鏈間形成鹽的反應(yīng)等。
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