Смешивание и совместимость пластмасс

На самом деле, подавляющее большинство систем полимер-полимерных смесей либо несовместимы с термодинамикой, либо совместимы с ней лишь частично. Другими словами, системы смесей полимер-полимер часто не являются особенно совместимыми. Совмещение - это широко используемая технология для получения хороших физико-механических свойств и улучшения совместимости полимера с полимером.

1. Совместимость имеет физическую природу

Физические характеристики совместимости можно суммировать по трем направлениям: Снижение межфазного натяжения между компонентами смеси; Повышение стабильности фазовой структуры, что стабилизирует характеристики смесевого модифицированного пластика; Улучшение межфазной связи между компонентами, что облегчает передачу эффектов внешнего поля между компонентами и улучшает характеристики смесевых модифицированных пластиков. Предполагается, что компатибилизатор будет скапливаться в межфазной зоне, где он сможет полностью проявить свое действие. На самом деле, на распределение совместителя в системе смешения влияет множество факторов. Помимо совместимости, на нее влияют оборудование для смешения, условия процесса, количество и техника нанесения совместителя и другие элементы.

2. Руководство по выбору совместителя

В качестве компатибилизаторов часто используются блок-сополимеры, графт-сополимеры и т.д. Один сегмент компонента взаимодействует или реагирует с одним компонентом смеси, в то время как другой сегмент взаимодействует или реагирует с другим компонентом смеси. Используемые совместители делятся на совместители гомогенного типа и совместители типа микрофазового разделения, исходя из того, как они ведут себя в процессе микрофазового разделения. В качестве представителей первых выступают блок-сополимеры и графт-сополимеры, а в качестве представителей вторых - гомополимеры, функционализированные полимеры и случайные сополимеры. (1) Поли(A-co-B), сополимер поли(A) и поли(B), может быть использован для повышения совместимости поли(A) и поли(B) друг с другом. (2) Поли(C) может выступать непосредственно в качестве компатибилизатора для обоих полимеров, если он совместим с поли(A) и поли(B) в одно и то же время. (3) Поли(С) может быть использован в качестве совместителя для обоих, если он совместим с поли(А) и его функциональная группа взаимодействует с определенной функциональной группой поли(В). 3. Системы для нескольких широко используемых пластиковых смесей, которые являются совместимыми Сплавы PPO/nylon 6 включают PPO-g-MAH и PS-g-MAH. Сплав PC/ABS: ABS, SEBS-g-MAH, SMA или SBS. ПЭ, ПП, ПОЭ, SEBS или ABS, EPDM-g-MAH: система из нейлона 6, упрочненного эластомером. PPO, упрочненный стирольным эластомером: SBS, SEBS или SIS-g-MAH акрилатный сополимер сплав PBT/ABS акрилатный сополимер и Графт-сополимер GMA это материалы PBT, упрочненные эластомерами.  

Модификация пластиковых смесей производится по этой причине.

1. Улучшить определенные механические и физические характеристики пластмасс и расширить область их применения

(1) Повышение комплексных характеристик пластмасс. Используйте уникальные качества каждого полимерного компонента, развивайте преимущества друг друга, избавляйтесь от недостатков каждого отдельного полимерного компонента, сохраняйте их достоинства, и вы получите полимерные материалы с отличными общими свойствами. Например, сочетание полипропилена и полиэтилена позволяет сохранить такие преимущества, как высокая прочность на растяжение и сжатие полипропилена и высокая ударная прочность полиэтилена, а также устранить недостатки полипропилена - низкую ударную прочность и склонность к растрескиванию под напряжением. (2) Повышение ударопрочности и пластической вязкости. Для получения значительного эффекта модификации можно использовать небольшие количества одного полимера в качестве модификатора для другого полимера. Наиболее распространенным примером являются пластики, подвергшиеся каучуковой обработке. Например, системы смесей ПВХ/каучук и ПП/каучук обладают высокой ударопрочностью. Другим примером является система смесей PA/PE, которая значительно снижает гигроскопичность PA и повышает его ударную прочность при низких температурах. (3) Повышение способности пластмасс противостоять нагреву. Большинство полимеров имеют низкую температуру тепловой деформации. Пластмассы общего назначения не подходят для изготовления конкретных деталей, поскольку лучше всего работают при определенной температуре. Термостойкость можно повысить, комбинируя другие пластики, обладающие высокой термостойкостью. (4) Снижение водопоглощения и повышение стабильности размеров изделия. Например, относительно высокая степень водопоглощения ПА, которая легко приводит к изменению размеров изделий, значительно снижается при использовании системы смеси ПА/ПЭ. (5) Повышение эффективности борьбы с растрескиванием под напряжением. Например, ПК, который был преобразован в ПЭ или АБС и т.д. (6) Улучшение различных механических и физических характеристик, таких как биосовместимость, демпфирование, адгезия, погодоустойчивость, износостойкость, герметичность и химическая стойкость (устойчивость к растворителям).  

2. Повышение текучести расплава и производительности процесса формования

Например, пластмассы, способные выдерживать высокие температуры, необходимы в аэрокосмической отрасли. Однако многие пластмассы, способные выдерживать высокие температуры, также имеют высокую температуру плавления и низкую текучесть расплава, что делает их сложными для формования и переработки. Решить эту проблему можно с помощью смешивания технологий. Например, полиимид (PI), нерастворимый и тугоплавкий, легко впрыскивается в расплав в сочетании с текучим полифениленсульфидом (PPS). Смеси этих двух полимеров по-прежнему являются выдающимися высокотемпературными материалами благодаря их хорошей термостойкости. PS и ABS можно смешивать с полифениленовым эфиром (PPO) для повышения текучести и технологичности. Для повышения технологичности жесткий ПВХ часто смешивают с CPE, ACR и другими смолами. Смешивание - еще один метод управления поведением кристаллических полимеров при их кристаллизации.

3. Создание новых материалов для сплавов пластмасс и придание пластмассам особых специфических характеристик.

Галогенсодержащие огнестойкие полимеры можно комбинировать с огнестойкими пластиковыми сплавами для их создания. Например, ПВХ, хлорированный полиэтилен, полифениленовый эфир и полифениленсульфид можно сделать более огнестойкими путем добавления ПС, АБС, полиформальдегида и т. д. Пластмассы плохо проводят электричество. Для производства пластиковых материалов с антистатическими, проводящими и электромагнитными защитными функциями, отвечающих потребностям электроники, бытовой техники, средств связи, военной промышленности и других отраслей, некоторые материалы, которым необходимы проводимость и антистатичность, могут быть смешаны с проводящими полимерами. Разнообразные полимеры с самыми разными оптическими характеристиками можно смешивать для создания красивых пластиков с радужным блеском. Например, радужный блеск можно придать изделиям из ПК, добавив в них полиметилметакрилат. Комбинируя различные полимеры, можно использовать силиконовую смолу для создания полимерных материалов с хорошими самосмазывающимися свойствами. Смешивая две смолы с резко различающейся прочностью на разрыв и плохой смешиваемостью, можно получить многослойные пористые материалы с красивой зернистостью натурального дерева, которые можно использовать в качестве заменителей древесины.

4. Снижение цен на материалы и увеличение финансовой прибыли

Чтобы снизить стоимость материала и улучшить технологичность формования без ущерба для условий эксплуатации, некоторые инженерные пластмассы с отличными характеристиками, но доступной стоимостью, можно комбинировать с дешевыми пластмассами общего назначения. Например, SAN и ABS могут быть добавлены к PC, PSF и т. д. для повышения эксплуатационных характеристик при одновременном снижении цены материала.

5. Переработка использованных полимерных материалов для уменьшения загрязнения окружающей среды

Использование технологии смешивания может помочь переработать использованные пластмассы, сохранить ресурсы и уменьшить вред, наносимый окружающей среде. Таким образом, модифицируя процесс смешивания, можно увеличить разнообразие пластмасс при относительно небольших инвестициях, расширить сферу применения пластмасс, снизить их стоимость и производить высокоэффективные, очищенные, функциональные и функциональные пластмассы. Развитию отраслей производства пластмасс и полимерных материалов, а также таких высокотехнологичных отраслей, как связь, транспорт, электроника, бытовая техника, военная и аэрокосмическая промышленность, способствуют специализация и сериализация.