Modificación de injertos de polímeros
La polimerización por radicales libres es una técnica de modificación denominada "modificación por injerto de polímeros" que añade grupos laterales polares o funcionales a la cadena polimérica. Después de la modificación por injerto, el polímero tiene una polaridad excepcionalmente alta o tiene grupos funcionales únicos, que pueden mejorar la adhesividad y la imprimibilidad del polímero. También puede emplearse como compatibilizador, endurecedor y una variedad de materiales funcionales, entre otras cosas.
El método de fusión, el método de solución, el método de suspensión, el método de fase sólida, etc. son todos ejemplos de modificación por injerto de polímeros. El método de fusión es el más popular entre ellos, ya que puede emplearse en una extrusora de doble husillo, cuesta menos dinero y es más fácil de ejecutar.
Función de la modificación del injerto de polímero
Numerosos efectos novedosos se manifestarán tras la modificación por injerto de los grupos funcionales polares en el polímero. A continuación se describen las principales categorías de consecuencias.
1. Efecto de los retardadores de llama
La cadena principal o las cadenas laterales del polímero se injertan con elementos o grupos que tienen propiedades ignífugas, convirtiendo el polímero en una resina ignífuga intrínseca.
Por ejemplo, añadir boro, silicio, azufre, metal, etc. a la resina puede mejorar su capacidad para resistir las llamas. A modo de ejemplo, el índice de oxígeno del PS con un injerto de silano aumentó de 18,3% a 20,6%, el PS con un injerto de boro aumentó de 18,3% a 25,6%, y el EVOH con un injerto de silano aumentó de 21,8% a 2,1%. Cuando el EVOH se injertó con boro 2,01%, el índice de oxígeno aumentó de 21,8% a 33,2%.
2. La función del compatibilizador
Para aumentar la compatibilidad de la resina con otros polímeros, se añaden grupos funcionales reactivos mediante un proceso químico conocido como injerto. En el caso de las aleaciones de polímeros, como el polietileno injertado con anhídrido maleico, puede emplearse como compatibilizador. Compatibilizador HDPE/PA.
3. Efecto de un agente endurecedor
Aunque muchos elastómeros tienen excelentes propiedades endurecedoras, es difícil conseguir el efecto endurecedor adecuado debido a su escasa compatibilidad con la resina matriz endurecedora. La compatibilidad de este tipo de elastómero con la resina de matriz endurecida y la eficacia del endurecimiento pueden mejorarse significativamente tras la modificación por injerto.
Por ejemplo, el POE puro tiene un buen efecto endurecedor sobre el PP, pero no tanto sobre la PA, debido sobre todo a la escasa compatibilidad entre el POE y la PA; el efecto endurecedor aumentará si se emplea anhídrido maleico para modificar el injerto y generar POE-g-MAH. Se convierte en el mayor agente endurecedor para la PA y mejora la compatibilidad con la PA.
Otro ejemplo es el impacto endurecedor medio del SEBS puro sobre el PET y el PBT. Esto se debe a su escasa compatibilidad. Cuando se utiliza la modificación por injerto con metacrilato de glicidilo (GMA) para crear SEBS-g-GMA, el PET y el PBT son buenos agentes endurecedores.
Composición de fórmula de modificación de injerto de polímero
La resina, el monómero de injerto, el iniciador y el antioxidante son los principales componentes de la fórmula de injerto del polímero.
(1) Resina
El componente fundamental del injerto es la resina, y los tipos más populares incluyen PP, HDPE, LDPE, LLDPE, EVA, PS y EPDM.
2) Creación del monómero
Este injerto es el monómero. Suelen ser sustancias orgánicas ácidas o alcalinas, como el metano, el anhídrido maleico (MAH), el ácido acrílico (AA) y sus derivados, el ácido metacrílico (MMA), los ácidos grasos insaturados y el ácido metilén succínico. Se esperan las siguientes sustancias: silano de vinilo, silano insaturado, acrilato de butilo, acrilato de etilo, acrilato de glicidilo, ácido oleico y acetato de vinilo.
La eficacia del injerto suele disminuir con la longitud de la cadena del monómero de injerto. El anhídrido maleico, que posee dobles enlaces muy reactivos y no se autopolimeriza fácilmente en condiciones de procesado, es el monómero de injerto más empleado. La cantidad de monómero añadido suele rondar los 1%, aunque puede aumentarse potencialmente para satisfacer las necesidades de la aplicación específica. La cantidad máxima de adición es de 20%.
A veces es necesario añadir un segundo monómero para aumentar la velocidad de injerto y reducir el riesgo de efectos secundarios. Entre los componentes del segundo monómero se encuentran el estireno, la acrilamida, el acrilato, etc. La eficacia de injerto de un solo monómero es particularmente baja para Injerto de GMAPara ello es necesario añadir un segundo monómero de estireno y, ocasionalmente, un donante de electrones, como dimetilsulfóxido, dimetilacetamida, etc.
(3)Iniciador
La función del iniciador es iniciar la reacción entre el monómero de injerto y la resina, concretamente peróxido de benzoilo (BPO), peróxido de dicumilo (DCP), 2,3-dimetil 2,3-difenilbutano alcano (DMDPB), acrilamida (AM), 2,5-di-terc-butil peroxi-2,5-dimetil 3-acetileno (LPO) y 1,3-di-terc-butil peroxiisoaceno, etc. Normalmente, la adición asciende a 0,1%.
Una nueva clase de iniciador es el DMDPB. Aunque su eficacia inicial es menor que la de BPO y DCP, tiene las ventajas de una alta temperatura de descomposición y radicales libres relativamente estables, que disminuyen la probabilidad de que los injertos puedan reticularse para producir geles macromoleculares. Durante el procesado, el producto injertado no parecerá gel o contendrá poco gel.
Recientemente se ha investigado el uso de iniciadores compuestos. La tasa de injerto, por ejemplo, se duplica cuando se aplica DCP:BPO=1:1. Por ejemplo, el efecto de injerto es sustancialmente mejor cuando el ácido undecanoico está doblemente iniciado con DCP y BPO que cuando se utiliza solo.
Diferentes resinas son adecuadas para diferentes iniciadores en la selección dada. Por ejemplo, cuando se emplea DCP como iniciador para el PP, se producen importantes efectos secundarios y un alto nivel de degradación. Sin embargo, el PP sólo se degradará un poco si se emplea BPO como iniciador, y cambiará significativamente a medida que aumente la concentración del iniciador. pocos. En general, se utiliza el iniciador DCP al injertar el monómero GMA.
(4)Antioxidantes
Los antioxidantes se añaden sobre todo a resinas fácilmente degradables como el PP y el ABS para inhibir las reacciones de degradación durante la reacción de injerto. Se incluye el antioxidante 1010 y otros tipos específicos, y la adición es de aproximadamente 0,5%.
Recientemente se ha desarrollado la tecnología de injerto compuesto, que incluye la unión de dos o más monómeros a una resina para crear un injerto multimonómero con mejores prestaciones. Por ejemplo, la introducción del segundo monómero estireno puede limitar eficazmente la degradación del PP y aumentar el efecto de injerto de MAH o GMA al injertar PP con MAG o GMA.
