Nella preparazione delle miscele di polimeri, la compatibilità ha una grande influenza sulle proprietà delle miscele. Se i due polimeri sono completamente compatibili, la miscela risultante avrà prestazioni eccellenti. Se i due polimeri sono poco compatibili, la miscela subirà una separazione di fase macroscopica, per cui si verificherà una delaminazione o un peeling, riducendo la resistenza e le prestazioni del materiale. Se i due polimeri sono parzialmente compatibili, si forma una struttura microscopica o submicroscopica di separazione di fase e si verifica un'interazione tra le due interfacce di fase per formare uno strato di transizione. A questo punto, la miscela ottenuta presenta spesso proprietà uniche.

Si può notare che la formazione di una separazione di fase microscopica o submicroscopica è un problema fondamentale nella preparazione delle miscele. La maggior parte dei polimeri è incompatibile. Come migliorare la compatibilità tra i polimeri nel processo di miscelazione e far sì che formino una separazione di fase microscopica è un aspetto importante della ricerca sulla miscelazione. Il metodo per migliorare la compatibilità del polipropilene Esistono i seguenti tipi.

01 Innesto chimico di polipropilene

Il polipropilene è un polimero non polare. Attraverso l'innesto chimico, monomeri polari come l'acido acrilico, l'acido metacrilico, l'acrilato, l'acrilonitrile, l'anidride maleica, ecc. vengono innestati sulle catene molecolari del polipropilene per aumentarne il peso molecolare. Polarità, migliorando la compatibilità del polipropilene con altri polimeri e migliorando così le proprietà fisiche e meccaniche della miscela. Copolimeri di innesto come PP-g-AA, PP-g-MAA e PP-g-MAH sono stati preparati con successo mediante innesto chimico.

02 Irradiazione di polipropilene

Il trattamento di compatibilità del polipropilene con fascio di elettroni, raggi gamma, raggi ultravioletti, plasma e altre tecniche di irradiazione può introdurre gruppi polari come idrossile, carbonile, carbossile, ammino, perossile, ecc. La polarità del propilene migliora la compatibilità del sistema di miscelazione del polipropilene.

Confronto tra le proprietà di diverse sorgenti di irradiazione comunemente utilizzate nella modifica del polipropilene

(1) Innesto per irraggiamento del PP. Quando i gruppi attivi prodotti dalla rottura delle molecole di polipropilene sotto l'azione di radiazioni ad alta energia interagiscono con i monomeri, possono avviare l'innesto dei monomeri sulle molecole di polipropilene. L'innesto per radiazione è uno dei metodi più importanti per realizzare la funzionalizzazione del polipropilene. uno. Ad esempio, sotto l'azione di raggi ad alta energia, l'anidride maleica può essere innestata sul polipropilene, migliorando significativamente la polarità superficiale, l'adesione, la stampabilità e la compatibilità con altri polimeri del polipropilene.

Il plasma si riferisce a un gas ionizzato, che è un insieme di combinazioni di particelle come elettroni, ioni, atomi, molecole o radicali liberi. Gli ioni, gli elettroni, gli atomi eccitati, le molecole e i radicali liberi arricchiti nello spazio del plasma sono specie reattive attive, che possono innescare una serie di reazioni e possono essere utilizzate per la modifica dell'innesto del polipropilene.

(2) Compatibilità del PP per irraggiamento. Alcuni ricercatori hanno ampliato il campo di applicazione della tecnologia di irradiazione nei materiali polimerici e hanno proposto di introdurre gruppi polari contenenti ossigeno nelle catene molecolari delle poliolefine attraverso fasci di elettroni, raggi gamma, raggi ultravioletti, irradiazione a microonde e altre tecniche fisiche per risolvere il problema. La compatibilizzazione interfacciale dei materiali compositi per la miscelazione di poliolefine, la preparazione di materiali poliolefinici in grado di soddisfare gli indicatori di prestazione di alcuni tecnopolimeri e la creazione di una nuova tecnologia per la preparazione di materiali poliolefinici ad alta resistenza e ad alta tenacità.

03 Aggiungere il compatibilizzante (compatibilizzante)

I compatibilizzanti sono solitamente copolimeri a innesto o a blocchi i cui segmenti sono simili per struttura e polarità, rispettivamente, ai polimeri componenti. Durante il processo di miscelazione, il compatibilizzante si arricchisce all'interfaccia delle due fasi, migliorando così la forza interfacciale tra le due fasi dei componenti miscelati. Se i due componenti A e B sono incompatibili, si può aggiungere un copolimero a blocchi o un copolimero a innesto di tipo A-B. Nel compatibilizzante, il componente A ha una buona compatibilità con il polimero A e il componente B ha una buona compatibilità con il polimero B. Il blocco o copolimero di innesto di tipo A-B aumenta la compatibilità dei componenti A e B e questo blocco o copolimero di innesto è chiamato compatibilizzante. I compatibilizzanti possono essere suddivisi in compatibilizzanti ad alto peso molecolare e compatibilizzanti a basso peso molecolare. I compatibilizzanti polimerici possono essere suddivisi in tipi non reattivi e reattivi, mentre i compatibilizzanti a bassa molecola sono tutti reattivi.

(1) Compatizzante non reattivo. I cosiddetti compatibilizzanti non reattivi si riferiscono a quei compatibilizzanti che non hanno gruppi reattivi e non subiscono reazioni chimiche durante il processo di miscelazione dei polimeri. Essi si basano sulla propria affinità e coesione per i due polimeri miscelati per rendere l'originale Due polimeri con scarsa compatibilità sono compatibili per formare una miscela di polimeri con una buona interazione interfacciale. Questo tipo di compatibilizzante non ha sottoprodotti e ha un buon effetto. Sono stati sviluppati quattro tipi di compatibilizzanti non reattivi: tipo A-B, tipo A-C (tipo A-B-C), tipo C-D e altri tipi di compatibilizzanti. La tabella seguente mostra gli esempi di applicazione dei compatibilizzanti non reattivi.

Esempi di applicazione dei compatibilizzanti non reattivi

Il compatibilizzante di tipo A-B si ottiene principalmente mediante copolimerizzazione a blocchi o a innesto di polimeri A e B. È adatto per la miscelazione di polimeri A e B dello stesso tipo del compatibilizzante A-B. Può ridurre la tensione interfacciale e aumentare la compatibilità di due fasi. Ad esempio, i copolimeri a blocchi etilene-propilene possono essere utilizzati come compatibilizzanti per le miscele PE/PP.

Il compatibilizzante di tipo A-C (tipo ABC) si forma per innesto o copolimerizzazione a blocchi di due (o tre) polimeri monomeri di A e C (o A, B, C). È adatto alla miscelazione di polimeri A e B. Ad esempio, l'utilizzo di CPE o SEBS come compatibilizzante nella miscelazione di resine PE e PS può migliorare la compatibilità di PE e PS.

Il compatibilizzante di tipo C-D è un nuovo tipo di compatibilizzante e la sua composizione è diversa da quella della resina miscelata. Ad esempio, il SEBS può essere utilizzato come compatibilizzante per PP e PMMA.

(2) Compatizzante reattivo. Il cosiddetto compatibilizzante reattivo si riferisce a un compatibilizzante che contiene di per sé un gruppo reattivo, in grado di reagire chimicamente con gruppi contenuti in altri polimeri quando il polimero viene miscelato per formare un legame chimico che renda il legame tra il polimero e il compatibilizzante in grado di produrre una forte forza di legame per ottenere l'effetto di espansione del volume. Tali compatibilizzanti includono il tipo di acido maleico, il tipo di acido acrilico, il tipo di epossidico modificato e i compatibilizzanti a bassa reazione molecolare.

Il compatibilizzante di tipo acido maleico è un tipo di compatibilizzante polimerico modificato con anidride maleica e con gruppo carbossilico, che può reagire con vari polimeri per compatibilizzare il polimero miscelato. I polimeri modificati con acrilico sono un'altra classe di compatibilizzanti polimerici contenenti carbossile. Esempi di applicazione sono il copolimero EPDM-g-MAH come compatibilizzante per le miscele PA/EPDM, il copolimero PP-g-AA come compatibilizzante per le miscele poliolefine/PET, l'LLDPE innestato con anidride maleica come compatibilizzante per le miscele olefine/EVOH.

04 Tecnologia IPN

L'IPN è una rete polimerica compenetrante, un nuovo tipo di miscela polimerica eterogenea formata dalla compenetrazione di reti reticolate composte da due polimeri. Per preparare l'IPN, è necessario innanzitutto un polimero reticolato, quindi i monomeri, gli iniziatori e gli agenti reticolanti vengono gonfiati nella prima rete e poi la polimerizzazione e la reticolazione vengono avviate per formare la seconda rete. Poiché le due reti reticolate si compenetrano a vicenda, si forma una struttura stabile di separazione di microfasi. Questa struttura ha un'ampia interfaccia di fase e un buon effetto sinergico, quindi può avere prestazioni migliori rispetto ai polimeri componenti.

05 vulcanizzazione dinamica

La vulcanizzazione dinamica è la reazione di reticolazione della fase dispersa durante la fusione di due polimeri. Poiché la reticolazione della fase dispersa aumenta la stabilità morfologica del sistema, la resistenza alla fusione e le proprietà meccaniche vengono migliorate. Poiché la fase continua del substrato non subisce reazioni di reticolazione, il materiale ha ancora una processabilità termoplastica. L'elastomero termoplastico PP/EPDM, ampiamente utilizzato, presenta eccellenti proprietà globali. La vulcanizzazione dinamica di PP ed EPDM si riferisce alla vulcanizzazione dell'EPDM durante il processo di fusione di PP ed EPDM per ottenere microparticelle di EPDM vulcanizzate e reticolate disperse nella fase continua del PP. La fase continua del PP fonde ad alta temperatura per fornire termoplasticità, mentre le particelle di gomma EPDM vulcanizzate forniscono un'elevata elasticità a temperatura normale, il che rappresenta un'ingegnosa combinazione di proprietà del materiale.