1.高分子グラフト変性：それは何か？

フリーラジカル重合は、ポリマー鎖に極性基や官能基を付加する「ポリマーグラフト変性」と呼ばれる改質技術である。グラフト変性後のポリマーは、極めて高い極性やユニークな官能基を有しており、ポリマーの密着性や印刷適性を向上させたり、相溶化剤や強靭化剤などの機能性材料として利用することができる。

ポリマーの改質には、溶融法、溶液法、懸濁法、固相法などがある。中でも溶融法は最もポピュラーであり、二軸押出機で容易に適用できる。

2.高分子グラフト変性#39の2次効果

ポリマーは、グラフト変性による極性官能基の付加によって、様々な新しい効果を生み出すことができる。

1.難燃剤の効果

グラフト化化学処理により、ポリマーの主鎖または側鎖に難燃性元素または基を付加し、ポリマーを本質的な難燃性樹脂に変化させます。例えば、ホウ素、ケイ素、硫黄、金属などを樹脂に添加することで、難燃性を高めることができます。一例として、1.2%のシラングラフトPSの酸素指数は18.3%から20.6%に、9.2%のホウ素グラフトPSの酸素指数は18.3%から25.6%に、2.1%のシラングラフトEVOHの酸素指数は21.8%に増加しました。2.01%のボロングラフトEVOHの酸素指数は21.8%から33.2%に増加し、最大24.8%に達した。

2.コンパチビライザーの機能

樹脂と他のポリマーとの相溶性を高めるため、グラフト重合という化学的手法で反応性官能基を付加する。HDPE/PA相溶化剤のようなポリマーアロイの相溶化剤として使用されることがあり、これは典型的にはポリエチレングラフト無水マレイン酸である。

3.強靭化剤の機能

多くのエラストマーは良好な強靭化効果を有するが、強靭化マトリックス樹脂との相溶性が悪いため、要求される強靭化効果を発揮することは困難である。この種のエラストマーは、強靭化マトリックス樹脂との相溶性と強靭化性能の両方が、グラフト変性処理後に著しく向上する可能性がある。POEとPAの相溶性が悪いため、例えば純粋なPOEはPPに対しては良好な強靭化効果を示すが、PAに対しては悪い。POE-g-MAHこれは、相溶性を保証するために、PAのための理想的な強靭化剤となる。もう1つの例は、PETとPBTに対する純粋なSEBSの全体的な強靭化の影響であり、これは同様に2つの材料'の悪い相溶性によるものである。グリシジルメタクリレート（GMA）を利用してグラフト変性を行い、SEBS-g-GMAを作れば、PETやPBTに対して優れた強靭化剤となる。

3 ポリマーグラフト変性配合組成

樹脂、グラフトモノマー、開始剤、酸化防止剤が、ポリマーをグラフトさせる配合の主要成分である。

(1) 樹脂

接ぎ木の主成分は樹脂で、PP、HDPE、LDPE、LLDPE、EVA、PS、EPDMなどでできていることが多い。

(2)グラフトモノマー

このグラフトがモノマーである。不飽和脂肪酸、メチレンコハク酸、ギ酸 グリシジルアクリレート（GMA）、無水マレイン酸（MAH）およびその誘導体、アクリル酸（AA）およびその誘導体、メタクリル酸（MMA）、メチレンコハク酸、ブチルアクリレート（BA）、エチルアクリレート（EA）、アクリルアミド（AM）、ビニルシラン、不飽和シラン待ち。グラフト鎖の長さが長くなると、グラフト効果が低下することが多い。反応性の高い二重結合を持ち、加工条件下では自己重合しにくい無水マレイン酸は、最もよく利用されるグラフトモノマーである。モノマーの供給量は通常1%程度であるが、実際の用途のニーズによっては、最大20%まで引き上げられる可能性がある。

グラフト率を上げ、副作用のリスクを減らすために、第二のモノマーを添加する必要がある場合もある。第2のモノマーは、アクリルアミド、アクリレート、スチレンなどの物質からなる。GMAグラフトでは、単一のモノマーのグラフト効果は特に低いため、第二のスチレンモノマーや、時にはジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミドなどの電子供与体を添加する必要がある。

(3) スターター

開始剤の役割は、グラフトモノマーと樹脂の反応を開始させることであり、具体的にはベンゾイルパーオキサイド（BPO）、ジクミルパーオキサイド（DCP）、2,3-ジメチル2,3-ジフェニルブチルアルカン（DMDPB）、アクリルアミド（AM）、2,5-ジ-tert-ブチルパーオキシ-2,5-ジメチル3-アセチレン（LPO）、1.3-ジ-tert-ブチルパーオキシイソセンなどが挙げられる。添加量は通常0.1%である。新規の開始剤としてはDMDPBがある。その開始効率はBPOやDCPよりも低いが、分解温度が高く、フリーラジカルが比較的安定であるため、グラフト架橋によって高分子ゲルが形成される可能性が低いという利点がある。加工中、グラフトはゲル状には見えないか、あるいは少量のゲルを含む。

最近、複合開始剤の使用が研究されている。例えば、DCP_BPO=1:1を利用するとグラフト率は4倍になる。例えば、DCPとBPOを使用してウンデカン酸グラフトPPを二重開始させると、単独で使用する場合よりもグラフト化結果がかなり大きくなる。

異なる樹脂は異なる開始剤に適している。対照的に、BPOを開始剤として使用した場合、PPで起こる劣化はごくわずかであり、開始剤濃度の上昇に伴って大きく変化する。これは、PPの開始剤として採用され、実質的な副作用と劣化の程度が大きいDCPとは対照的である。一般に、DCP開始剤はGMAモノマーをグラフト重合する際に利用される。

(4) 酸化防止剤

酸化防止剤はグラフト化と分解反応を同時に止めることができる。主にPPやABSのような劣化の早い樹脂に添加される。酸化防止剤1010など特定の種類が含まれ、添加量はおおよそ0.5%。近年、1つの樹脂に2種類以上のモノマーをグラフトさせ、より性能の良いマルチモノマーグラフトとする複合グラフト法が開発されている。例えば、第二のモノマーであるスチレンを導入することで、PPの分解を効果的に調整することができ、MAGやGMAをPPにグラフトする際に、MAHやGMAのグラフト効果を高めることができます。