Bei der Herstellung von Polymermischungen hat die Kompatibilität einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der Mischungen. Wenn die beiden Polymere vollständig kompatibel sind, hat die resultierende Mischung eine ausgezeichnete Leistung. Wenn die Kompatibilität der beiden Polymere schlecht ist, kommt es zu einer makroskopischen Phasentrennung in der Mischung, so dass es zu einer Delaminierung oder einem Abblättern kommt, was die Festigkeit und Leistung des Materials verringert. Wenn die beiden Polymere teilweise kompatibel sind, bildet sich eine mikroskopische oder submikroskopische Phasentrennungsstruktur, und es kommt zu einer Wechselwirkung zwischen den beiden Phasengrenzflächen, die eine Übergangsschicht bildet. Zu diesem Zeitpunkt weist die erhaltene Mischung oft einzigartige Eigenschaften auf.

Es zeigt sich, dass die Bildung einer mikroskopischen oder submikroskopischen Phasentrennung ein zentrales Problem bei der Herstellung von Blends ist. Die meisten Polymere sind inkompatibel. Ein wichtiger Aspekt der Mischungsforschung ist die Frage, wie die Kompatibilität zwischen ihnen im Mischungsprozess verbessert werden kann, damit sie eine mikroskopische Phasentrennung bilden. Die Methode zur Verbesserung der Kompatibilität von Polypropylen Es gibt die folgenden Arten.

01 Chemische Pfropfung von Polypropylen

Polypropylen ist ein unpolares Polymer. Durch chemisches Pfropfen werden polare Monomere wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylat, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid usw. auf Polypropylen-Molekülketten gepfropft, um das Molekulargewicht von Polypropylen zu erhöhen. Polarität, wodurch die Kompatibilität von Polypropylen mit anderen Polymeren und damit die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Mischung verbessert werden. Pfropfcopolymere wie PP-g-AA, PP-g-MAA und PP-g-MAH wurden bereits erfolgreich durch chemisches Pfropfen hergestellt.

02 Bestrahlung von Polypropylen

Die Kompatibilitätsbehandlung von Polypropylen mit Elektronenstrahlen, Gammastrahlen, ultravioletten Strahlen, Plasma und anderen Bestrahlungstechniken kann polare Gruppen wie Hydroxyl, Carbonyl, Carboxyl, Amino, Peroxyl usw. einführen. Die Polarität von Propylen verbessert die Kompatibilität des Polypropylen-Mischsystems.

Vergleich der Eigenschaften verschiedener Bestrahlungsquellen, die üblicherweise bei der Polypropylenmodifikation verwendet werden

(1) Bestrahlungspfropfung von PP. Wenn die aktiven Gruppen, die durch das Brechen von Polypropylenmolekülen unter der Einwirkung von hochenergetischer Strahlung entstehen, mit Monomeren interagieren, können sie die Pfropfung von Monomeren auf Polypropylenmoleküle einleiten. Das Strahlenpfropfen ist eine der wichtigsten Methoden, um die Funktionalisierung von Polypropylen zu realisieren. Zum Beispiel kann Maleinsäureanhydrid unter der Einwirkung von hochenergetischer Strahlung auf Polypropylen aufgepfropft werden, was die Oberflächenpolarität, Haftung, Bedruckbarkeit und Kompatibilität mit anderen Polymeren von Polypropylen erheblich verbessern kann.

Als Plasma bezeichnet man ein ionisiertes Gas, das eine Ansammlung von Teilchenkombinationen wie Elektronen, Ionen, Atome, Moleküle oder freie Radikale ist. Die im Plasmaraum angereicherten Ionen, Elektronen, angeregten Atome, Moleküle und freien Radikale sind aktive reaktive Spezies, die eine Reihe von Reaktionen auslösen können und für die Pfropfmodifikation von Polypropylen verwendet werden können.

(2) Kompatibilisierung von PP durch Bestrahlung. Einige Forscher haben den Anwendungsbereich der Bestrahlungstechnologie bei Polymermaterialien erweitert und vorgeschlagen, sauerstoffhaltige polare Gruppen in Polyolefin-Molekülketten durch Elektronenstrahlen, Gammastrahlen, ultraviolette Strahlen, Mikrowellenbestrahlung und andere physikalische Techniken einzuführen, um das Problem zu lösen. Die Grenzflächenkompatibilisierung von Polyolefin-Verbundwerkstoffen, die Herstellung von Polyolefinmaterialien, die die Leistungsindikatoren bestimmter technischer Kunststoffe erfüllen können, und die Entwicklung einer neuen Technologie für die Herstellung hochfester und hochzäher Polyolefinmaterialien.

03 Kompatibilisierungsmittel hinzufügen (Kompatibilisierungsmittel)

Bei den Verträglichkeitsvermittlern handelt es sich in der Regel um Pfropf- oder Blockcopolymere, deren Segmente eine ähnliche Struktur bzw. Polarität aufweisen wie die Komponentenpolymere. Während des Mischvorgangs wird der Kompatibilisator an der Grenzfläche der beiden Phasen angereichert, wodurch die Grenzflächenkraft zwischen den beiden Phasen der gemischten Komponenten verbessert wird. Wenn die beiden Komponenten A und B nicht kompatibel sind, kann ein Block- oder Pfropfcopolymer vom Typ A-B hinzugefügt werden. Im Verträglichkeitsvermittler hat die Komponente A eine gute Verträglichkeit mit dem Polymer A und die Komponente B eine gute Verträglichkeit mit dem Polymer B. gut. Das Block- oder Pfropfcopolymer vom Typ A-B erhöht die Kompatibilität der Komponenten A und B, und dieses Block- oder Pfropfcopolymer wird Kompatibilisator genannt. Kompatibilisatoren können in hochmolekulare und niedermolekulare Kompatibilisatoren unterteilt werden. Die polymeren Verträglichkeitsvermittler können in nicht reaktive und reaktive Typen unterteilt werden, während die niedermolekularen Verträglichkeitsvermittler alle reaktiv sind.

(1) Nicht-reaktiver Kompatibilisator. Die so genannten nicht reaktiven Verträglichkeitsvermittler beziehen sich auf diejenigen Verträglichkeitsvermittler, die keine reaktiven Gruppen aufweisen und während des Polymermischungsprozesses keine chemischen Reaktionen eingehen. Sie verlassen sich auf ihre eigene Affinität und Kohäsion für die beiden gemischten Polymere, um die ursprüngliche Zwei Polymere mit schlechter Kompatibilität sind kompatibel, um eine Polymermischung mit guter Grenzflächenwechselwirkung zu bilden. Diese Art von Verträglichkeitsvermittler hat keine Nebenprodukte und eine gute Wirkung. Es wurden vier Arten von nicht reaktiven Kompatibilisatoren entwickelt, nämlich A-B-Typ, A-C-Typ (A-B-C-Typ), C-D-Typ und andere Arten von Kompatibilisatoren. Die folgende Tabelle zeigt die Anwendungsbeispiele für nicht reaktive Kompatibilisatoren.

Anwendungsbeispiele für nicht reaktive Kompatibilisatoren

Der Kompatibilisator vom Typ A-B wird hauptsächlich durch Block- oder Pfropfcopolymerisation von A- und B-Polymeren hergestellt. Er eignet sich für das Mischen von A- und B-Polymeren des gleichen Typs wie der A-B-Verträglichkeitsvermittler. Er kann die Grenzflächenspannung verringern und die Kompatibilität der beiden Phasen erhöhen. Zum Beispiel können Ethylen-Propylen-Blockcopolymere als Kompatibilisatoren für PE/PP-Mischungen verwendet werden.

Der Kompatibilisator vom Typ A-C (ABC-Typ) wird durch Pfropfen oder Blockcopolymerisation von zwei (oder drei) Polymermonomeren von A und C (oder A, B, C) hergestellt. Er eignet sich für das Mischen von A- und B-Polymeren. Zum Beispiel kann die Verwendung von CPE oder SEBS als Kompatibilisator beim Mischen von PE- und PS-Harz die Kompatibilität von PE und PS verbessern.

Der Verträglichkeitsvermittler vom Typ C-D ist ein neuer Typ von Verträglichkeitsvermittler, dessen Zusammensetzung sich von der des Mischharzes unterscheidet. Zum Beispiel kann SEBS als Kompatibilisator für PP und PMMA verwendet werden.

(2) Reaktiver Kompatibilisator. Der so genannte reaktive Verträglichkeitsvermittler bezieht sich auf einen Verträglichkeitsvermittler, der selbst eine reaktive Gruppe enthält, die chemisch mit Gruppen reagieren kann, die in anderen Polymeren enthalten sind, wenn das Polymer gemischt wird, um eine chemische Bindung zu bilden, damit die Bindung zwischen dem Polymer und dem Verträglichkeitsvermittler eine starke Bindungskraft erzeugt, um den Effekt der Volumenausdehnung zu erzielen. Zu diesen Kompatibilisatoren gehören Maleinsäure, Acrylsäure, epoxidmodifizierte Typen und niedermolekulare Kompatibilisatoren.

Maleinsäure-Verträglichkeitsvermittler sind mit Maleinsäureanhydrid modifizierte Polymere mit Carboxylgruppen, die mit verschiedenen Polymeren reagieren können, um das gemischte Polymer verträglich zu machen. Acrylmodifizierte Polymere sind eine weitere Klasse von carboxylhaltigen polymeren Kompatibilisatoren. Anwendungsbeispiele sind EPDM-g-MAH-Copolymer als Verträglichkeitsvermittler für PA/EPDM-Mischungen, PP-g-AA-Copolymer als Verträglichkeitsvermittler für Polyolefin/PET-Mischungen, mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes LLDPE als Polyverträglichkeitsvermittler für Olefin/EVOH-Mischsysteme.

04 IPN-Technologie

IPN ist ein interpenetrierendes Polymernetzwerk, eine neue Art von heterogener Polymermischung, die durch die gegenseitige Durchdringung von vernetzten Netzwerken aus zwei Polymeren entsteht. Zur Herstellung von IPN wird zunächst ein vernetztes Polymer benötigt, dann werden Monomere, Initiatoren und Vernetzungsmittel in dem ersten Netzwerk gequollen, und anschließend werden Polymerisation und Vernetzung eingeleitet, um das zweite Netzwerk zu bilden. Da sich die beiden vernetzten Netzwerke gegenseitig durchdringen, bildet sich eine stabile Mikrophasentrennstruktur. Diese Struktur hat eine große Phasengrenzfläche und einen guten Synergieeffekt, so dass sie eine bessere Leistung als die Komponentenpolymere aufweisen kann.

05 dynamische Vulkanisation

Unter dynamischer Vulkanisation versteht man die Vernetzungsreaktion der dispergierten Phase während der Schmelzmischung zweier Polymere. Da die Vernetzung der dispergierten Phase die morphologische Stabilität des Systems erhöht, werden die Schmelzfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften verbessert. Da die kontinuierliche Phase des Substrats keinen Vernetzungsreaktionen unterliegt, ist das Material weiterhin thermoplastisch verarbeitbar. Das so gewonnene, weit verbreitete thermoplastische PP/EPDM-Elastomer verfügt über ausgezeichnete umfassende Eigenschaften. Die dynamische Vulkanisation von PP und EPDM bezieht sich auf die Vulkanisation von EPDM während des Schmelzmischprozesses von PP und EPDM, um vulkanisierte und vernetzte EPDM-Mikropartikel zu erhalten, die in der kontinuierlichen PP-Phase verteilt sind. Die kontinuierliche PP-Phase schmilzt bei hoher Temperatur, um Thermoplastizität zu erzeugen, während die vulkanisierten EPDM-Kautschukpartikel bei normaler Temperatur hohe Elastizität bieten, was eine geniale Kombination von Materialeigenschaften darstellt.