Что такое графт-модификация полимеров?

Свободнорадикальная полимеризация - это метод модификации, называемый "прививочной модификацией полимера", при котором к полимерной цепи добавляются полярные или функциональные боковые группы. После прививочной модификации полимер обладает исключительно высокой полярностью или имеет уникальные функциональные группы, что может повысить адгезию и пригодность полимера к печати. Кроме того, полимер может использоваться в качестве компатибилизатора, упрочнителя и различных функциональных материалов. Примерами модификации полимеров графтом являются метод расплава, метод раствора, метод суспензии, метод твердой фазы и т.д. Метод расплава является наиболее популярным среди них, так как он может быть использован в двухшнековом экструдере, стоит меньше денег и более прост в исполнении.   Функция модификации полимерных графтов Многочисленные новые эффекты проявляются после прививки полярных функциональных групп в полимер. Основные категории последствий описаны ниже.

1. Влияние антипиренов 

К основной цепи или боковым цепям полимера прививают элементы или группы, обладающие огнестойкими свойствами, превращая полимер в собственную огнестойкую смолу. Например, добавление бора, кремния, серы, металла и т.д. в смолу может повысить ее способность противостоять пламени. В качестве примера можно привести кислородный индекс ПС с силановой прививкой вырос с 18,3% до 20,6%, ПС с борной прививкой вырос с 18,3% до 25,6%, а EVOH с силановой прививкой вырос с 21,8% до 2,1%. Когда EVOH был привит бором 2,01%, кислородный индекс увеличился с 21,8% до 33,2%.

2. Функция компатибилизатора

Чтобы повысить совместимость смолы с другими полимерами, в нее добавляют реактивные функциональные группы с помощью химического процесса, известного как прививка. Для полимерных сплавов, таких как полиэтилен, привитый малеиновым ангидридом, он может быть использован в качестве компатибилизатора. Совместитель ПЭНД/ПА.    

3. Влияние упрочняющего агента

Хотя многие эластомеры сами по себе обладают превосходными упрочняющими свойствами, достичь соответствующего эффекта упрочнения сложно из-за плохой совместимости с упрочняющей матричной смолой. Совместимость этого типа эластомеров с упрочняемой матричной смолой и эффективность упрочнения могут быть значительно повышены после модификации графтами. Например, чистый POE оказывает хорошее упрочняющее воздействие на PP, но не так сильно на PA, в основном из-за плохой совместимости между POE и PA; эффект упрочнения будет усилен, если использовать малеиновый ангидрид для прививочной модификации, чтобы создать POE-g-MAH. Он становится самым сильным упрочняющим агентом для ПА и улучшает совместимость с ПА. Еще одна иллюстрация - среднее упрочняющее воздействие чистого SEBS на ПЭТ и ПБТ. Причиной этого является их плохая совместимость. Когда для создания SEBS-g-GMA используется прививочная модификация глицидилметакрилатом (GMA), ПЭТФ и ПБТ становятся хорошими упрочнителями.  

Состав для модификации полимерных графтов

Смола, прививочный мономер, инициатор и антиоксидант - основные компоненты прививочной формулы полимера.

1. смола

Основным компонентом трансплантации является смола, популярные виды которой включают полипропилен, полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, полиэтилен низкой плотности, EVA, PS и EPDM.

2. прививочные мономеры

Эта прививка и есть мономер. Обычно это органические вещества, имеющие кислую или щелочную реакцию, такие как метан, малеиновый ангидрид (МАГ), акриловая кислота (АА) и ее производные, метакриловая кислота (ММА), ненасыщенные жирные кислоты и метилен-янтарная кислота. Ожидаются следующие вещества: винилсилан, ненасыщенный силан, бутилакрилат, этилакрилат, глицидилакрилат, олеиновая кислота и винилацетат. Эффективность прививки часто снижается с увеличением длины цепи прививочного мономера. Малеиновый ангидрид, который обладает высокореакционными двойными связями и нелегко самополимеризуется в условиях переработки, является наиболее широко используемым прививочным мономером. Количество добавляемого мономера обычно составляет около 1%, хотя потенциально оно может быть увеличено для удовлетворения потребностей конкретного применения. Максимальное количество добавляемого мономера составляет 20%. Иногда требуется добавление второго мономера для увеличения скорости прививки и снижения риска побочных эффектов. Среди компонентов второго мономера - стирол, акриламид, акрилат и т.д. Эффективность прививки одного мономера особенно низка для прививки GMA, что требует добавления второго стирольного мономера и иногда донора электронов, такого как диметилсульфоксид, диметилацетамид и т.д.

3 . стартеры

Функция инициатора заключается в инициировании реакции между прививочным мономером и смолой, а именно: перекись бензоила (BPO), перекись дикумила (DCP), 2,3-диметил 2,3-дифенилбутан алкан (DMDPB), акриламид (AM), 2,5-ди-терт-бутил перокси-2,5-диметил 3-ацетилен (LPO) и 1,3-ди-терт-бутил пероксиизоацен и др. Обычно добавка составляет 0,1%. Новым классом инициаторов является DMDPB. Хотя его начальная эффективность ниже, чем у BPO и DCP, он обладает такими преимуществами, как высокая температура разложения и относительно стабильные свободные радикалы, которые уменьшают вероятность того, что прививки могут сшиваться, образуя макромолекулярные гели. В процессе обработки привитый продукт не будет выглядеть гелеобразным или содержать мало геля. Использование композитных инициаторов было исследовано недавно. Например, скорость прививки удваивается при использовании DCP:BPO=1:1. Например, эффект прививки значительно лучше, когда ундеканоиновая кислота дважды инициирована DCP и BPO, чем когда она используется одна. Для разных смол подходят разные инициаторы. Например, при использовании DCP в качестве инициатора для ПП наблюдаются значительные побочные эффекты и высокий уровень деградации. Однако если в качестве инициатора использовать BPO, то ПП будет разрушаться лишь незначительно, и этот процесс будет существенно меняться при увеличении концентрации инициатора. Как правило, инициатор DCP используется для прививки мономера GMA.

4. антиоксиданты

Антиоксиданты чаще всего добавляют в легко разлагающиеся смолы, такие как ПП и АБС, чтобы подавить реакции деградации во время реакции прививки. Антиоксидант 1010 и другие специфические типы включены, и добавка составляет примерно 0,5%. Недавно была разработана технология композитной прививки, которая включает присоединение двух или более мономеров к смоле для создания многомономерной прививки с улучшенными характеристиками. Например, введение второго мономера стирола может эффективно ограничить деградацию ПП и увеличить прививочный эффект МАГ или ГМА при прививке ПП с МАГ или ГМА.