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改性塑料粒子的較新技術

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改性塑料粒子的較新技術

發布日期:2016-07-30 00:00 來源:http://www.rongshengxiangsu.com 點擊:

隨著科學技術的發展,現代社會對改性塑料粒子材料提出了更多、更高、更苛刻的要求。在這種情況下,一般的改性方法已不能滿足人們的需要,近幾年一些新的改性技術不斷問世,促進了塑料工業的發展。下麵簡要介紹近幾年研究開發的改性新技術:

改性塑料粒子的較新技術

液晶改性技術液晶改性技術是塑料改性中較為新穎的改性手段,液晶聚合物的出現及其特有的性能為塑料改性理論和實踐又增添了新的內容。液晶聚合物分為溶致性和熱致性兩大類,它具有多種優良的物理、力學和化學性能,如高溫下強度高、彈性模量高,熱變形溫度遠高於PPS、PSF、PEI、PEEK 等工程塑料,線膨脹係數極小、尺寸穩定性好、熔體粘度極低、成型加工性能優越、阻燃性能優異、自潤滑性好、耐老化、耐輻射性能優良等。充分利用這種高性能液晶聚合物作為塑料改性的增強劑,是80 年代發展起來,並被稱為“原位複合”新技術,它改變了原有的填充、增強和共混改性的傳統觀念,被認為是本世紀末塑料改性的重大進展之一。原位複合是指在加工過程中液晶聚合物共混於基體樹脂中以其剛性棒狀分子微纖增強基體樹脂的改性方法。

PP/ LCP(液晶共聚酯,一種熱致性液晶)原位複合體係較好地解決了傳統的玻璃纖維對PP 增強存在的缺陷。最近Hogh 等人對PP/ LCP 原位複合體係進行了係統的研究,利用LCP 在成型過程容易流動形成高取向結構,從而產生自增強作用,將LCP 用於PP共混體係中,LCP 的微纖就分散於PP 基體當中,形成原位複合材料體係。這種複合材料具有較好的力學性能。

圖表1-4 PP、LCP及PP/LCP原位複合體係彎曲性能比較

材料 彎曲模量 /Gpa 彎曲強度 /Gpa PP 1.68 49.6 LCP 13.10 181.2 PP/LCP 4.10 61.7

資料來源:力勤資訊整理 2010.01

從上表可以看出:PP/ LCP 原位複合體係的彎曲性能比純PP 要大得多,影響該體係的力學性能的主要因素是LCP 的微纖結構在PP 基體中的分散情況。要使PP/ LCP 原位複合體係具有較好的力學性能,必須保證LCP 在PP 基體中具有均勻的分布。

相容劑技術的進步相容劑在塑料改性中起著表麵活性劑的作用,分布於兩種聚合物的表麵上,其作用為降低界麵張力、增加界麵層厚度、減小分散粒子直徑、阻止分散相的凝聚、穩定已形成的相形態結構。塑料改性技術的關鍵是解決不同聚合物的相容性,相容性的好壞決定是否能夠達到改性的目的。相容劑技術的進步極大地推動塑料改性技術的發展。

相容劑一般分為非反應型相容劑和反應型相容劑(含有酸基型、環氧基型、異腈酸酯基型、乙烯基型)。非反應型相容劑無特別官能基,FPR、SEBS 等為此例,特別是SEBS 對許多體係具有相容劑效果。反應型相容劑在分子中有官能基,這是合金成分的一方或雙方反應,因此成型物具有相容劑功能,典型的例子有馬來酸酐改性PP,乙烯2縮水甘油甲基丙烯酸酯等。

現在國內外許多研究機構都在致力於相容劑的研究,並不斷開發成功一些性能優良的相容劑。Polyrell公司開發了過氧化物母料,用於PP、PE 和乙丙橡膠合金改性;Exxon 公司開發的Exxelor PO 1015 具有較高和較有效的反應官能度,使其成為PA/ PP 共混物出色的相容劑;Ameri Hass 公司推出的聚戊二酰胺共聚物相容劑,對PA、PC 共混物具有相互作用,使用該相容劑後,共混物性能的均衡性優於未改性前的各組分的性能,即共混物既具有PA 的耐化學藥品性和加工性,又具有PC 的耐熱性和耐衝擊性能。該相容劑與PA、PC 均能反應,改進了共混物的微觀結構,PA 在其中為連續相。

分子複合技術分子複合技術是將少量的棒狀高分子加入到作為分散相的線性鏈狀高分子中,以獲得高強度、高模量的聚合物。分子複合技術已進入實用階段,這是近年進步特別顯著的領域,已實用的有日本豐田汽車公司生產的尼龍6/ 粘土複合物、東洋紡織公司的PC合金薄膜等。

近幾年日本三菱油化公司開發的超級烯烴聚合物(SOP)也與分子複合技術有關。在EPR 係的基體中(含PE 共聚物作為強固成分),使高結晶性和耐衝擊性PP 共聚物(含滑石粉)微細分散,形成分子複合結構。SOP 在密度、彈性模量、硬度、低溫衝擊性能、耐熱性和熱膨脹係數等各個方麵都很優異。

互穿網絡技術IPN 材料的研究最早是由Miller在苯乙烯2二乙烯基苯上進行的。所謂互穿網絡是指兩種或兩種以上的高分子鏈相互貫穿,相互纏結的混合體係,通常具有兩個或多個交聯網絡形成的微相分離結構。形成這種人為聚合的網絡結構的共混聚合物與以前的共混物、接枝共聚物不同,各種成分聚合物交聯後,其網鏈具有相互纏結的結構。利用IPN 技術對塑料進行改性一直是高分子材料改性的熱點問題。

IPN 技術以前隻限於熱固性樹脂,高新技術的發展已經突破了這一界限,熱塑性樹脂也可形成IPN 結構。比較典型的例子有PU/ 丙烯酸樹脂、PU/ 聚甲醛、TPE/ 聚酯等。IPN 已成為塑料改性的有力手段,在改善塑料的耐衝擊性能方麵已獲得成功應用。在用無規聚丁二烯改性PS 時,將PS 進行IPN 化所得到的改性材料的衝擊性能超過了高抗衝PS,下表試驗數據說明了這一點。

圖表 各種材料衝擊性能比較

材料 PS含量/% 懸臂梁 衝擊強度/(J/m) PS 100 15.4 HIPS — 87 聚丁二烯/PS, IPN 70 116 聚丁二烯/PS, IPN 85 112

資料來源:力勤資訊 2010.01

反應擠出技術反應擠出技術是塑料加工中兩種技術的綜合,一是塑料在擠出機內的合成和化學改性;二是對塑料進行加工和成型。反應擠出要求原材料包含有高反應能力的官能團,而且反應進行的速度快,應在幾秒至十幾分鍾內完成,且應為低放熱反應。反應擠出要求螺杆有較大的長徑比,且沿機筒長度方向可以方便地加入各種反應物和除去揮發物。

反應擠出增容大致有3種類型:共混組分官能化、加入高聚物相容劑、加入低分子相容劑。

⑴采用已官能化的聚合物就地進行相容化。通常采用的反應官能團是羧基、環氧基、異腈酸酯和酯酐。

⑵添加第三種高分子聚合物,它應能與共混物之一起反應,再通過共價鍵或離子鍵起到相容化作用。

⑶采用低分子量化合物進行共聚反應或交聯,形成共聚物或交聯物。

在反應擠出技術中應用最廣泛的是將馬來酸酐(MA)引入到各種物質上。由於馬來酸酐一方麵含有C=C雙鍵結構,具有參與自由基和光化學反應的能力;另一方麵酸酐基團可以和含有活潑氫的一些分子起反應,如酰胺化、酯化等。因此可利用MA中的C=C雙鍵的自由基反應將其接枝到各種聚合物鏈上。聚合物的這種酸酐化增加了極性和官能度,從而有了各種繼續反應的能力。

近年來在聚烯烴的MA化方麵有不少研究報道,而且得到了廣泛的應用,其中主要有以下幾個方麵:

⑴借助酸酐化引入極性基團,可應用於三類聚合物:聚烯烴、聚雙烯烴和極性聚合物,如PP、PE、聚丁二烯、PVC、PA和EVA等均可接枝MA。⑵形成梳型支化結構。

⑶交聯網絡的形成。聚合物有一定量的離子交聯鍵存在而形成交聯網絡結構,使聚合物具有離聚體的性質。

⑷界麵增容作用,如在PA/PP中加入少量的PP2g2MA就可以起到增容作用,使PP容易以微相分布到PA中。

⑸製備熒光標記聚合物。

⑹偶聯作用和粘合作用。


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