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全面解析改性塑料增韧技术
作者:张家港金穗高纤纺织有限公司   日期:2017/8/4 11:09:42  人气:188

 

  两相间的结合力
  两相间具备良好的结合力,可以使得应力发生时可以在相间进行有效的传递从而消耗更多的能量,宏观上塑料的综合性能就越好,其中尤以冲击强度的改善最为显著。通常这种结合力可以理解为两相之间的相互作用力,接枝共聚和嵌段共聚就是典型的增加两相结合力的方法,不同的是它们通过化学合成的方法形成了化学键,如接枝共聚物HIPS、ABS,嵌段共聚物SBS、聚氨酯。

  对于增韧剂增韧塑料而言,属于物理共混的方法,但是其原理是一样的。理想的共混体系应是两组分既部分相容又各自成相,相间存在一界面层,在界面层中两种聚合物的分子链相互扩散,有明显的浓度梯度,通过增大共混组分间的相容性,使其具备良好的结合力,进而增强扩散使界面弥散,加大界面层的厚度。而这,即是塑料增韧亦是制备高分子合金的关键技术之所在——高分子相容技术!
  三、塑料增韧剂有哪些?如何划分?
  塑料常用的增韧剂如何划分
  橡胶弹性体增韧:EPR(二元乙丙)、EPDM(三元乙丙)、顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)、异丁烯橡胶(IBR)、丁腈橡胶(NBR)等;适用于所用塑料树脂的增韧PPS改性
  热塑性弹性体增韧:SBS、SEBS、POE、TPO、TPV等;多用于聚烯烃或非极性树脂增韧,用于聚酯类、聚酰胺类等含有极性官能团的聚合物增韧时需加入相容剂;
  核-壳共聚物及反应型三元共聚物增韧:ACR(丙烯酸酯类)、MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PTW(乙烯-丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、E-MA-GMA(乙烯-丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)等;多用于工程塑料以及耐高温高分子合金增韧;
  高韧性塑料共混增韧:PP/PA、PP/ABS、PA/ABS、HIPS/PPO、PPS/PA、PC/ABS、PC/PBT等;高分子合金技术是制备高韧性工程塑料的重要途径;
  其它方式增韧:纳米粒子增韧(如纳米CaCO3)、沙林树脂(杜邦金属离聚物)增韧等。
  在实际的工业生产中,改性塑料的增韧大概分以下情况:
  a、合成树脂本身韧性不足,需要提高韧性以满足使用需求,如GPPS、均聚PP等;
  b、大幅度提高塑料的韧性,实现超韧化、低温环境长期使用的要求,如超韧尼龙;
  c、对树脂进行了填充、阻燃等改性后引起了材料的性能下降,此时必须进行有效的增韧。
  通用塑料一般都是通过自由基加成聚合而得,分子主链及侧链不含极性基团,增韧时添加橡胶粒子及弹性体粒子即可获得较好的增韧效果;而工程塑料一般是由缩合聚合而得,分子链的侧链或端基含有极性基团,增韧时可通过加入官能团化的橡胶或弹性体粒子较高的韧性。
  4、塑料增韧关键在于增容
  一般而言,塑料在受到外力作用时以界面脱黏、空洞化、基体剪切屈服的过程吸收、耗散能量,除了非极性塑料树脂增韧时可以直接加入与其相容性好的弹性体粒子(相似相容原理)时,其它极性树脂都需要有效的增容才能实现最终增韧的目的。前面提到的几类接枝共聚物作为增韧剂时,都会与基体产生强烈的相互作用,例如:
  (1)带环氧官能团型增韧机理:环氧基团开环后与聚合物端羟基、羧基或胺基发生加成反应;
  (2)核壳型增韧机理:外层官能团与组分充分相容,橡胶起到增韧效果;
  (3)离聚体型增韧机理:借助金属离子与高分子链的羧酸根之间的络合作用形成物理交联网络,从而起到增韧的作用。
  实际上,如果把增韧剂看作一类聚合物,就可以把这种增容原理延伸到所有的高分子共混物中。如下表,工业上制备有用的聚合物共混物时,反应性增容是我们必须要运用的技术,此时增韧剂就有了不一样的意义,“增韧相容剂”,“界面乳化剂”的称谓就显得格外形象!
  综上,塑料增韧无论对于结晶性塑料还是无定形塑料同等重要,而从通用塑料、工程塑料到特种工程塑料其耐热性逐渐提高,成本价格也不断攀升,这样就对增韧剂的耐热性、耐老化性等提出了更高的要求,同时也是对塑料改性增韧技术一次大的考验,而最重要的也是最关键的一条就是和基体及组分保持良好的相容性!


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