【聚合物共混改性原理】第6章课件

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1、Dept.Polym.Sci.&Eng.,第六章第六章 增容剂及其在高分子合金中的应用增容剂及其在高分子合金中的应用6.1 增容剂的作用原理增容剂的作用原理6.2 增容剂的制备方法增容剂的制备方法6.3 增容剂在高分子合金中的应用实例增容剂在高分子合金中的应用实例4/30/20241Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.1 增容剂的作用原理增容剂的作用原理增容剂增容剂非反应型增容剂非反应型增容剂反应型增容剂反应型增容剂原位聚合方法原位聚合方法4/30/20242Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.1.1 非反应型增容剂非反应型增容剂嵌段共聚物、接枝共聚物嵌段共聚物、接枝共聚物

2、增容作用：增容作用：降低两相之间的界面能降低两相之间的界面能促进分散度的提高；促进分散度的提高；提高相结构的稳定性提高相结构的稳定性合金性能稳定；合金性能稳定；强化相间粘结强化相间粘结有利于外力在组分间有利于外力在组分间传递，提高性能。传递，提高性能。4/30/20243Dept.Polym.Sci.&Eng.,非反应型增容剂作用模型非反应型增容剂作用模型4/30/20244Dept.Polym.Sci.&Eng.,增容剂在两相界面处定位；增容剂在两相界面处定位；A-b-B的增容效果优于的增容效果优于A-g-B；因为因为A-g-B大多是由较长的主链和较短的大多是由较长的主链和较短的支链构成，支

3、链的运动受到主链的妨碍支链构成，支链的运动受到主链的妨碍。A-B的增容效果优于的增容效果优于A-B-A或或B-A-B；因为因为A-B-A或或B-A-B中中间嵌段上有中中间嵌段上有两个结点处于界面处，链的构象受到较大两个结点处于界面处，链的构象受到较大限制。限制。特点：特点：4/30/20245Dept.Polym.Sci.&Eng.,星形四嵌段共聚物增容效果更差星形四嵌段共聚物增容效果更差4/30/20246Dept.Polym.Sci.&Eng.,作增容剂用的接枝共聚物，其支链以长且作增容剂用的接枝共聚物，其支链以长且密度不高为宜；密度不高为宜；构象限制构象限制从合金性能及经济性考虑，在满足

4、增容效从合金性能及经济性考虑，在满足增容效果前提下，增容剂用量尽可能少，其最低果前提下，增容剂用量尽可能少，其最低用量以饱和相界面为准；用量以饱和相界面为准；如如PB/PA/A-b-B，PA为分散相，球为分散相，球状颗粒存在，半径为状颗粒存在，半径为R，则单位体积相界则单位体积相界面面积为：面面积为：3A/R。4/30/20247Dept.Polym.Sci.&Eng.,设设A-b-B大分子按图大分子按图7-1方式定位，其大分子截面积为方式定位，其大分子截面积为，则，则A-b-B饱和所有界面所需的重量分数饱和所有界面所需的重量分数W为：为：W=3AM/(RN)M:A-b-B分子量；分子量；N：

5、阿佛加德罗常数：阿佛加德罗常数通常设：通常设：0.5 nm2若：若：A0.2，R1m，M105，则，则W20%若：若：A0.2，R1m，M104，则，则W2%在保证增容效果及共混物综合性能前提在保证增容效果及共混物综合性能前提下，以低分子量下，以低分子量A-b-B增容。增容。4/30/20248Dept.Polym.Sci.&Eng.,若若PC与与PA相容，相容，PD与与PB相容，则相容，则A-b-B可可增容：增容：PC/PB、PA/PD、PC/PD、PA/PB例：例：PS-b-PBA（聚丙烯酸丁酯）：（聚丙烯酸丁酯）：PC/S-MMA 共聚物共聚物4/30/20249Dept.Polym.S

6、ci.&Eng.,增容剂的结构不局限于增容剂的结构不局限于A-b-B 或或A-g-B若若PC 同时具有与同时具有与PA、PB良好的相容性，良好的相容性，就可对就可对PA与与PB增容。增容。例：例：CPE：PE/PVCEVA：PVC/PE4/30/202410Dept.Polym.Sci.&Eng.,4/30/202411Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.1.2 反应型增容剂的作用原理反应型增容剂的作用原理这类增容剂与共混的聚合物组分间形这类增容剂与共混的聚合物组分间形成化学键成化学键-化学增容化学增容。结构特点：结构特点：具有与聚合物组分反应的官能团，如具有与聚合物组分反应的官能团

7、，如 -COOH、-NH2、-NHR、-酸酐、酸酐、-OH、环、环氧基团、氧基团、COOR，多为接枝共聚物也有，多为接枝共聚物也有一些无规共聚物。一些无规共聚物。4/30/202412Dept.Polym.Sci.&Eng.,常用的增容反应类型常用的增容反应类型4/30/202413Dept.Polym.Sci.&Eng.,4/30/202414Dept.Polym.Sci.&Eng.,增容剂增容剂:羧化羧化PE或乙烯甲基丙烯酸无规共聚物或乙烯甲基丙烯酸无规共聚物例例1：PE/PA4/30/202415Dept.Polym.Sci.&Eng.,酸酐比羧基具有更高的反应活性，常用酸酐比羧基具有更

8、高的反应活性，常用MAH用于用于PA类聚合物的增容。类聚合物的增容。例例2：EVA/PA4/30/202416Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.1.3 原位聚合方法原位聚合方法相容剂不是预先合成的，而是在加工成型过程中产生。相容剂不是预先合成的，而是在加工成型过程中产生。EPDMBPO（DCP）MMAEPDM PMMA双螺杆挤出双螺杆挤出EPDM-g-MMA（相容剂）（相容剂）优点：优点：反应共混，简单易行，已成为共混改性的新途径。反应共混，简单易行，已成为共混改性的新途径。例：例：4/30/202417Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.2增容剂的制备方法增容剂的制备方

9、法6.2.1非反应型增容剂的制备方法非反应型增容剂的制备方法合成嵌段或接枝共聚物的原理及方法已比较成熟。合成嵌段或接枝共聚物的原理及方法已比较成熟。嵌段共聚物合成嵌段共聚物合成阴离子活性聚合法阴离子活性聚合法阳离子活性聚合法阳离子活性聚合法利用末端功能基合成法利用末端功能基合成法活性中心变换法活性中心变换法配位离子聚合法配位离子聚合法4/30/202418Dept.Polym.Sci.&Eng.,以有机锂（以有机锂（R-Li）为引发剂。）为引发剂。在烃类溶剂中先使在烃类溶剂中先使S聚合；聚合；加入加入B使使B聚合；聚合；加入加入S使使S聚合。聚合。例：阴离子活性聚合法制备例：阴离子活性聚合法制

10、备SBS4/30/202419Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.2.2反应型增容剂的制备方法反应型增容剂的制备方法 可预先制备或就地产生，可预先制备或就地产生，关键关键 在于：在于：如何在共混如何在共混组分中引入预定的可反应增容的官能团。组分中引入预定的可反应增容的官能团。设备：设备：开炼机、双螺杆挤出机（排气式反应挤出机）。开炼机、双螺杆挤出机（排气式反应挤出机）。研究热点：研究热点：PE、PP、PS、EPR、EPDM、SBS等接等接枝枝MAH、AA酯类、酰胺类等接枝共聚物。酯类、酰胺类等接枝共聚物。4/30/202420Dept.Polym.Sci.&Eng.,单体直接接枝共聚

11、单体直接接枝共聚气相接枝共聚气相接枝共聚熔融接枝共聚熔融接枝共聚以以PP接枝接枝MAH为例为例溶液接枝共聚溶液接枝共聚方法方法固相接枝共聚固相接枝共聚4/30/202421Dept.Polym.Sci.&Eng.,单体直接接枝共聚单体直接接枝共聚将将MAH、PP在在320 oC下反应，高下反应，高温产生的自由基引发温产生的自由基引发MAH在在PP上聚合，上聚合，形成接枝共聚物。形成接枝共聚物。缺点：缺点：需高温高压及有效催化剂，条件需高温高压及有效催化剂，条件苛刻，设备要求较高。苛刻，设备要求较高。4/30/202422Dept.Polym.Sci.&Eng.,气相接枝共聚气相接枝共聚将将MA

12、H、PP于一定温度下进行紫外光辐照，于一定温度下进行紫外光辐照，MAH升华到气相中与升华到气相中与PP表面接触并发生接枝表面接触并发生接枝共聚。共聚。优点：优点：设备简单、反应温度低、无化学污染；设备简单、反应温度低、无化学污染；缺点：缺点：紫外光防护。紫外光防护。4/30/202423Dept.Polym.Sci.&Eng.,溶液接枝共聚溶液接枝共聚将将PP溶于适当溶剂，加入溶于适当溶剂，加入MAH及引引发剂，及引引发剂，引发引发MAH接枝聚合，反应温度接枝聚合，反应温度120140 oC。优点：优点：PP降解程度小、接枝率高，反应均匀，副降解程度小、接枝率高，反应均匀，副产物少；产物少；缺

13、点：缺点：大量溶剂，环保问题。大量溶剂，环保问题。4/30/202424Dept.Polym.Sci.&Eng.,熔融接枝共聚熔融接枝共聚 将将PP、MAH、BPO（DCP）在）在PP的的Tm以以上挤出，实现上挤出，实现MAH在在PP上的接枝共聚。上的接枝共聚。优点：优点：操作简单，符合环保，可连续化生产；操作简单，符合环保，可连续化生产；缺点：缺点：在高温，高粘度下进行，接枝反应不均在高温，高粘度下进行，接枝反应不均匀，易造成匀，易造成PP降解、交联。降解、交联。4/30/202425Dept.Polym.Sci.&Eng.,固相接枝共聚固相接枝共聚 粉末状粉末状PP与与MAH在在BPO（D

14、CP）作用）作用下，于下，于100 150 oC（Tm）固态下进行，）固态下进行，N2保护。保护。优点：优点：环保，产物的后处理简单，近年来发环保，产物的后处理简单，近年来发展迅速。展迅速。4/30/202426Dept.Polym.Sci.&Eng.,例：例：PE、EPDM固相接枝固相接枝MAH4/30/202427Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.3增容剂在高分子合金中的应用实例增容剂在高分子合金中的应用实例6.3.1在聚烯烃系列共混物中的应用在聚烯烃系列共混物中的应用PE、PP、PS之间，相容性较差，性能互补。之间，相容性较差，性能互补。采取增容措施。采取增容措施。4/30/

15、202428Dept.Polym.Sci.&Eng.,EPR增容增容PP/PE合金合金：性能明显改善：性能明显改善1.PP/PE合金合金4/30/202429Dept.Polym.Sci.&Eng.,2.PS/PE合金合金增容剂：增容剂：PS g LDPE或加氢（或加氢（PB b-PS）加氢（加氢（PB b-PS）的嵌段结构分别与）的嵌段结构分别与PE、PS极为相似极为相似4/30/202430Dept.Polym.Sci.&Eng.,0%，20m 1%，1.5m4/30/202431Dept.Polym.Sci.&Eng.,4/30/202432Dept.Polym.Sci.&Eng.,增容

16、剂：增容剂：PP-g-PS3.PP/PS合金合金4/30/202433Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.3.2在在PA系列共混物中的应用系列共混物中的应用PA/PE、PA/PP、PA/EPDM、PA/PS、PA/ABS、PA/PPO采用：采用：反应型增容剂反应型增容剂，含羧基和酸酐基的共聚物，含羧基和酸酐基的共聚物4/30/202434Dept.Polym.Sci.&Eng.,1.PA/PP合金合金增容剂：增容剂：PP g MAH(MAH基与基与PA末端氨基反应末端氨基反应)未增容：相畴粗大，光滑，界面粘结力弱；未增容：相畴粗大，光滑，界面粘结力弱；增容：相畴极小，界面模糊。增容：

17、相畴极小，界面模糊。4/30/202435Dept.Polym.Sci.&Eng.,A与与B：在：在-20oC，冲击强度较高；冲击强度较高；C：13oC下，冲击下，冲击强度太低，失去应强度太低，失去应用价值。用价值。2.PA/EPDM合金合金增容剂：增容剂：EPDM g MAH4/30/202436Dept.Polym.Sci.&Eng.,6.3.3在其它聚合物共混中的应用在其它聚合物共混中的应用 PBT、PPO、PPS：耐高温，韧性：耐高温，韧性差，改善综合性能，扩大应用领域。差，改善综合性能，扩大应用领域。PBT/EPDM 采用：采用：反应型增容剂反应型增容剂EPDM-g-MAH，PBT末

18、端的末端的-OH与与MAH的酸酐反应的酸酐反应 增容处理效果：相畴由增容处理效果：相畴由10m1 m4/30/202437Dept.Polym.Sci.&Eng.,PBT/PPO：完全不相容，成型性能极差。：完全不相容，成型性能极差。PSO相容性相容性 ，力学性能、加工性能，力学性能、加工性能 增容剂：增容剂：4/30/202438Dept.Polym.Sci.&Eng.,PPS：耐高温性能优越、价格昂贵：耐高温性能优越、价格昂贵加通用塑料：成本加通用塑料：成本，耐热性能，耐热性能 加耐热性工程塑料：成本加耐热性工程塑料：成本 ，耐热性能损失不大。，耐热性能损失不大。如如PPS/PPO：相容性差，：相容性差，加加5%含环氧基的反应型增容剂，含环氧基的反应型增容剂，PPS/PPO(70/30)：TS 50%，t 60%。4/30/202439p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日