Kunststoff-Mischung

Tatsächlich weisen die meisten Polymer-Polymer-Gemische eine geringe oder mittlere thermodynamische Kompatibilität auf. Mit anderen Worten: Polymer-Polymer-Gemische haben oft eine schlechte Kompatibilität. Die Kompatibilisierung ist eine Methode, die häufig eingesetzt wird, um wünschenswerte physikalische und mechanische Eigenschaften zu erzielen und die Polymer-Polymer-Kompatibilität zu verbessern.

Die physikalische Grundlage des Kompatibilisierungseffekts

Die physikalischen Eigenschaften der Kompatibilität lassen sich in drei Kategorien einteilen: Um die Leistung des gemischten modifizierten Kunststoffs zu stabilisieren, ist es notwendig: ①Reduzierung der Grenzflächenspannung zwischen den Mischungskomponenten; ②Erhöhung der Stabilität der Phasenstruktur;③Verbesserung der Grenzflächenbindung zwischen den Komponenten, um die Leistung der gemischten modifizierten Kunststoffe zu verbessern und die Übertragung von externen Feldeffekten zwischen den Komponenten zu erleichtern. Es wird davon ausgegangen, dass sich der Kompatibilisator in der Grenzflächenregion ansammelt, um seine Funktion vollständig zu erfüllen. In der Praxis wird die Verteilung des Kompatibilisators im Mischsystem durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Neben der Kompatibilität spielen auch die Mischanlage, die Prozessbedingungen, die Menge und die Technik des Auftragens eines Kompatibilisierungsmittels und andere Elemente eine Rolle.

Das Kriterium für die Auswahl des Kompatibilitätsmittels

Blockcopolymere, Pfropfcopolymere usw. werden häufig als Verträglichkeitsvermittler eingesetzt. Bei diesen Materialien interagiert oder reagiert eine Komponente mit einer Komponente der Mischung und die andere Komponente interagiert oder reagiert mit einer anderen Komponente. Die verwendeten Verträglichkeitsvermittler werden je nach ihrem Verhalten bei der Mikrophasentrennung in homogene Verträglichkeitsvermittler und solche mit Mikrophasentrennung eingeteilt. Zur ersten Kategorie gehören Blockcopolymere und Pfropfcopolymere, während zur zweiten Kategorie statistische Copolymere, funktionalisierte Polymere und Homopolymere gehören.

(1) Poly(A-co-B)-Copolymere der Polymere Poly(A) und Poly(B) können verwendet werden, um sie miteinander kompatibel zu machen.

(2) Poly(C) kann direkt als Verträglichkeitsvermittler sowohl für Poly(A) als auch für Poly(B) verwendet werden, wenn es mit beiden verträglich ist.

(3) Poly(C) kann als Kompatibilisierungsmittel für beide verwendet werden, wenn es mit einer bestimmten funktionellen Gruppe von Poly(B) reagiert und mit Poly(A) kompatibel ist.

3. Systeme für mehrere weit verbreitete Kunststoffmischungen, die kompatibilisierend sind

Zu den PPO/Nylon 6-Legierungen gehören PPO-g-MAH und PS-g-MAH.

PC/ABS-Legierung: ABS, SEBS-g-MAH, SMA, oder SBS.

PE, PP, POE, SEBS oder ABS,  EPDM-g-MAH : System aus elastomergehärtetem Nylon 6

PBT/ABS-Legierung: Acrylat-Copolymer; zähes PPO-Elastomer auf Styrolbasis: SBS, SEBS oder SIS-g-MAH; zähes PBT-Elastomer: Acrylat-Copolymer, GMA-Pfropfcopolymer

Das Ziel der Kunststoffmodifikation durch Mischen

1. das Anwendungsspektrum von Kunststoffen durch Verbesserung bestimmter physikalischer und mechanischer Eigenschaften zu erweitern. 

(1) Nutzen Sie die einzigartigen Qualitäten jeder Polymerkomponente, lernen Sie voneinander, beseitigen Sie die Schwächen jeder Komponente, behalten Sie ihre einzigartigen Vorteile, und Sie erhalten ein Polymermaterial mit fantastischen Gesamteigenschaften. So behält die Kombination von Polypropylen und Polyethylen die Vorteile der hohen Zugfestigkeit, der hohen Druckfestigkeit und der hohen Schlagzähigkeit des ersteren bei und überwindet gleichzeitig die Nachteile der geringen Schlagzähigkeit und Spannungsrissbeständigkeit des letzteren.

(2) Erhöhung der Schlagzähigkeit und der plastischen Zähigkeit. Um ein anderes Polymer erheblich zu verändern, kann eine geringe Menge eines bestimmten Polymers als Modifikator eingesetzt werden. Die gebräuchlichsten Beispiele sind Polymere, die mit Gummi beschichtet sind. PVC/Kautschuk, PP/Kautschuk und andere Mischsysteme bieten beispielsweise eine hohe Schlagzähigkeit. Ein weiteres Beispiel ist das PA/PE-Mischsystem, das die Hygroskopizität von PA deutlich verringert und die Schlagzähigkeit bei niedrigeren Temperaturen erhöht.

(3) Erhöhung der Hitzebeständigkeit der Polymere. Die meisten Kunststoffe haben eine niedrige thermische Verformungstemperatur, so dass sie für bestimmte Bauteile, die nur bei einer bestimmten Temperatur funktionieren, nicht geeignet sind. Ihre Wärmebeständigkeit kann durch die Kombination mit anderen Polymeren, die eine hohe Wärmebeständigkeit aufweisen, erhöht werden.

(4) Verringerung der Wasseraufnahme und Verbesserung der Dimensionsstabilität des Produkts. Hohe PA-Wasserabsorptionsraten machen es einfach, die Produktgröße zu verändern, das PA/PE-Mischsystem senkt jedoch die PA-Wasserabsorptionsraten erheblich.

(5) Verbessern Sie die Wirksamkeit von Spannungsrissen. Zum Beispiel die Änderung von PC mit PE oder ABS, etc.

(6) Verbesserung verschiedener mechanischer und physikalischer Eigenschaften, z. B. Biokompatibilität, Dämpfung, Haftung, Witterungsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Luftdichtheit und chemische Beständigkeit (Lösungsmittelbeständigkeit).

2. Erhöhung der Fließfähigkeit der Schmelze und der Effizienz der Formgebung

In der Luft- und Raumfahrtforschung beispielsweise werden hochtemperaturbeständige Polymere benötigt, doch viele dieser Kunststoffe sind aufgrund ihrer hohen Schmelzpunkte und ihrer geringen Fließfähigkeit in der Schmelze schwer zu formen und zu verarbeiten. Dieses Problem kann durch Technologiemischungen gelöst werden. So kann zum Beispiel Polyimid (PI), das unlöslich und feuerfest ist, leicht eingespritzt werden, wenn es mit flüssigem Polyphenylensulfid (PPS) kombiniert wird.

Die Mischungen dieser beiden Polymere sind nach wie vor ausgezeichnete Hochtemperaturwerkstoffe, da sie beide eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweisen. Durch die Kombination von PS mit Polyphenylenoxid (PPO) und ABS mit PC lassen sich Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit erhöhen. Um die Verarbeitbarkeit von Hart-PVC zu verbessern, ist es häufig notwendig, CPE, ACR und andere Harze hinzuzufügen. Das Mischen ist eine weitere Methode, um das Verhalten kristalliner Polymere bei der Kristallisation zu steuern.

3. Schaffung neuer Kunststofflegierungen und Ausstattung von Kunststoffen mit bestimmten Eigenschaften.

Es kann mit flammfesten Polymeren, die Halogene enthalten, verwendet werden, um flammhemmende Kunststofflegierungen herzustellen. So können beispielsweise PVC, chloriertes PE, Polyphenylenether und Polyphenylensulfid durch Zugabe von PS, ABS, Polyoxymethylen usw. schwer entflammbar gemacht werden. Polymere zeichnen sich durch geringe Leitfähigkeit aus. Zur Herstellung von Kunststoffen mit antistatischen, leitfähigen und elektromagnetisch abschirmenden Eigenschaften, die den Anforderungen der Elektronik-, Haushaltsgeräte-, Kommunikations-, Militär- und anderer Industrien entsprechen, können einige Materialien, die Leitfähigkeit und Antistatik erfordern, mit leitfähigen Polymeren gemischt werden.

Verschiedene Polymere mit sehr unterschiedlichen optischen Eigenschaften können gemischt werden, um schöne Kunststoffe mit Perlglanz zu erzeugen. Eine Methode hierfür ist der Zusatz von Polymethylmethacrylat zu PC. Es ist möglich, polymere Werkstoffe mit guten selbstschmierenden Eigenschaften herzustellen, indem man Siliconharz mit einer Vielzahl anderer Polymere mischt, um seine Gleitfähigkeit zu nutzen.

Ein mehrschichtiges, poröses Material mit schöner natürlicher Holzmaserung wird durch Aufschäumen zweier Harze mit unterschiedlicher Zugfestigkeit und geringer Mischbarkeit hergestellt. Dieses Material kann anstelle von Holz verwendet werden, da es porös ist und aus mehreren Schichten besteht.

4. Geringere Materialkosten und mehr wirtschaftliche Vorteile

Durch die Kombination bestimmter teurer technischer Hochleistungskunststoffe mit weniger teuren Allzweckkunststoffen können Materialkosten gespart und die Verarbeitbarkeit verbessert werden, ohne die Verwendungsbedingungen zu verändern. So können beispielsweise durch die Kombination von ABS und SAN mit PC und PSF die Leistung erhöht und die Materialkosten gesenkt werden.

5. Verwendung recycelter Polymerabfälle zur Verringerung der Umweltbelastung

Der Einsatz der Mischtechnologie ermöglicht auch das Recycling von Altkunststoffen, was Ressourcen spart und die Umweltbelastung verringert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Modifikation von Mischungen die Gesamtleistung von Kunststoffen erhöhen, die Vielfalt von Kunststoffen mit relativ geringen Investitionen steigern, die Verwendung von Kunststoffen erhöhen, die Kosten von Kunststoffen senken und die Verwendung von Polymermaterialien erhöhen kann. Darüber hinaus fördern hohe Leistung, Veredelung, Funktionalisierung, Spezialisierung und Serialisierung das Wachstum der Polymerwerkstoffindustrie, der Kunststoffindustrie und die Entwicklung von High-Tech-Industrien.