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ブレンド適合性を向上させる方法

1.相溶化剤を加える

相界面層の凝集力を強化し、相分散を促進し、モルフォロジー構造を安定化させ、ポリマー分子間の結合力を活用して2相の劣化を軽減するためには、2種類以上のポリマー成分の混合物に相溶化剤を添加する必要がある。相分離は減少し、成分間の界面張力によりポリマーブレンドの全体的な性能が向上する。 PEとPPのようなポリオレフィンは、相補的な特性を持っているにもかかわらず相溶性が良くないため、相溶化剤を添加する必要がある。PE/PPブレンドの2成分は互いに十分に相溶していないが、相溶化剤EPRを15%添加すると、形態学的構造が均一化され、相界面結合が強化され、性能が顕著に向上する。もう一つの例:PBTとPPOの成形性と完全な非相溶性。PBTとPPOは、5%~8%のPSグラフト相溶化剤がエポキシ基と一緒に添加されると、より相溶性が高くなり、加工性や力学的な効果もある。性能は著しく向上した。  

2.架橋反応

プラスチック分野で一般的な化学変化は、ポリマーの架橋プロセスである。架橋とは、ポリマー高分子鎖間に化学結合を形成する化学反応を指す言葉である。互いに相溶性のないポリマー間で架橋が起こると、2つのポリマーの相溶性が著しく向上し、相溶性のない部分でも相溶性のある部分になることがある。 架橋は化学的架橋と物理的架橋の2つに分類される。放射線を使ってLDPE/PPを化学的に架橋するのはその一例です。物理的架橋は結晶化を引き起こすものである。配向した繊維組織が結晶化する結果、生成したブレンドの形態構造が固化し、相溶効果が生まれる。 ほとんどの企業では、ポリマー混合成分の相溶性を高めるために動的架橋を採用している。ブレンド本来の熱可塑性を犠牲にすることなく、動的架橋によってブレンドの相溶性を高め、全体的な性能を向上させることができます。熱可塑性樹脂の成形加工技術を使用して加工することも可能です。 ポリマーの動的架橋の前提条件を以下に示す: 分散ポリマーの粒子径は1~2m、2種類以上のポリマーの表面張力差は0.5~3.0mN/m、プラスチック樹脂の結晶化度は15%~30%以上であること。 動的架橋タイプとしては、PP/EPDM、PE/EPDM、PP/CPE、PP/PA、PP/ブチルゴム、PP/天然ゴム、PA/ニトリルゴムなどが挙げられる。

3.IPNイノベーション

相互浸透ネットワーク技術はIPN技術の別名である。物理的なブレンドは、相互浸透ネットワーク(IPN)技術を用いて化学的に製造し、相互浸透ネットワークポリマー(IPN)ブレンドを作ることができる。分子レベルで「強制的相互融和」と「分子シナジー」の効果を生み出すために、2つのポリマー分子がミックス系内で互いに浸透する。これは、ブレンドの相溶性を高める比較的効果的な方法である。    

4.ポリマーの構成部分間に相互作用基を付加する。

ポリマー分子結合間の相溶性を向上させるために、イオン性官能基やイオン双極子官能基をポリマー成分に挿入する。分子鎖上の元の酸性基または塩基性基の相互作用を促進し、混合時にプロトンの移動をもたらし、相溶性を達成する。ポリマー成分間に水素結合やイオン結合を導入する。 水素結合は分子鎖間に形成されるため、例えばPMMA/PVAブレンドは強い相溶性を持つ:PSに-SO3H基を5%mol与え、これにアクリル酸エチルを5%mol配合する。ビニルピリジンを共重合させ、その2つを組み合わせることで、卓越した安定性を持つ複合物質を作ることができる。

5.分子鎖組成の変更

PSは弱極性ポリマーであるため、他のポリマーと組み合わせることは難しい。しかし、スチレンとアクリロニトリルの共重合体であるSANは、分子中鎖構造の変化により、PC、PVC、PSFなどの樹脂とブレンドすることができる。ポリ塩化ビニルと非極性のポリブタジエンは相容れないが、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体はポリ塩化ビニルと相容れる。 エチレンと酢酸ビニルの共重合体であるEVAはPVCとの相溶性が強いが、PEとPVCも混合が難しい。PEとPAは相容れないが、エチレンとアクリル酸の共重合体は相容れる系を作ることができる。したがって、ポリマーの分子鎖構造を変化させ、共重合によってポリマーの相溶性を向上させることは、より効率的なプロセスである。  
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