第三章 聚合物共混的应用汇总.docx

第三章 聚合物共混的应用汇总.docx

《第三章 聚合物共混的应用汇总.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 聚合物共混的应用汇总.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第三章聚合物共混的应用汇总

第三章聚合物共混的应用

本章介绍

一、概述

塑料合金，聚合物共混体系选择因素

二、塑料的共混改性（重点和难点）

（1）PVC改性、PP改性、PE改性、PS改性涉及的理论问题。

学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。

（2）共混成型过程中的物理、化学行为。

三、工程塑料的共混改性（重点和难点）

（1）工程塑料的共混改性：

PA改性、PC改性、PET，PBT改性、PPO改性、POM改性涉及的理论问题。

学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。

共混成型过程中的物理、化学行为。

（2）高性能工程塑料共混改性：

PPS改性、PI改性涉及的理论问题。

学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。

共混成型过程中的物理、化学行为。

（3）LCP增加改性：

聚芳酯PAR改性、聚砜PSF改性、聚醚醚酮PEEK改性涉及的理论问题。

学科内容、范围、地位，本学科发展动态及其新的成就。

共混成型过程中的物理、化学行为。

（重点和难点）

四、橡胶的共混改性

（1）橡胶并用，橡塑并用；特种橡胶共混改性；共混型热塑性弹性体涉及的理论问题。

（重点和难点）

（2）橡胶并用，橡塑并用；特种橡胶共混改性；共混型热塑性弹性体成型过程中的物理、化学行为。

（重点和难点）

3.1概述

Ø塑料合金：

具有较高性能的塑料共混体系。

Ø聚合物共混体系的选择：

性能、价格、相容性、加工等因素

●性能因素：

性能互补、改善某一性能、引入特殊性能

●价格因素：

保持性能降低成本

●相容性因素：

优先考虑相容体系

●

橡/塑体系

加工因素：

设备、操作环境等简易

Ø

橡/橡体系

共混体系橡胶体系

塑料体系通用塑料体系

工程塑料体系

Ø塑料结晶性是重要因素，因此有以是否结晶划分共混体系，如：

●非晶工程塑料/非晶通用塑料

●非晶工程塑料/结晶通用塑料、

●结晶工程塑料/非晶通用塑料等

3.2通用塑料的共混改性

ØPVC改性

●PVC的缺点：

抗冲击强度低，需增塑剂，热稳定差，加工流动差。

◆PVC/CPE（硬质用CPE增韧，软质用CPE提高耐侯性，PVC/CPE/PE用增容）

◆PVC/MBS（增韧改善冲击和加工，提高透明）

◆PVC/NBR（软制品增塑，硬制品增韧）（n的含量影响）

◆PVC/ACR（改善加工性能用MMA-EA乳液共聚物，改善抗冲用BA交联弹性体为核，接枝MMA-EA为壳的“核-壳”结构共聚物）

◆PVC/EVA（软制品增塑，硬制品增韧）

◆PVC/ABS（增韧，性能互补）（热力学相容）

◆PVC/TPU（增塑，取代液体增塑剂，属于新开发体系）大分子增塑剂

◆高聚合度PVC/普通PVC（改善加工，改善低温性能）

◆悬浮法PVC/PVC糊树脂（改善加工，改善发泡）

ØPP改性（结构相似）

●PP的缺点：

低温冲击性能不足，易脆裂，成型收缩率大，热变形温度不高，耐磨性，染色性不够。

◆PP/PE，LDPE（提高冲击强度（尤其低温），提高熔体流动，改善加工，但需加相容剂TAIC等）

◆PP/弹性体（EPR,EPDM,SBS,SBR）（增韧）

◆PP/弹性体/PE（有协同效应）

◆PP/EPDM/SBS（有协同效应）

◆PP/CPE（提高缺口冲击，拉伸屈服下降）

◆PP/PA（冲击提高，刚性不变，耐热，耐磨，着色提高，需加增容剂PP-g-MAH，EPR-g-MAH，SEBS-g-MAH等）

◆PP/PC（耐热，尺寸稳定）

◆PP/EVA（加工，印刷性能提高）

ØPE改性

●PE的缺点：

软化点低，拉伸强度不高,耐大气老化性能差,对烃类溶剂和燃油类阻隔性不足,LLDPE和UHMWPE加工性差

◆HDPE/LDPE（互补）

◆PE/EVA（印刷性,粘结性好,柔韧,加工性好）

◆PE/CPE（提高印刷性）

◆PE/弹性体（SBS,SIS,IIB）（柔韧,拉伸强度,冲击强度,加工性能）

◆PE/PA（提高阻隔性）

◆LLDPE/LDPE（改善加工流动性,改善LLDPE在挤出机中易产生高背压,高负荷,高剪切发热,易于发生熔体破裂等缺点）

◆PE/MPE

ØPS改性

●PS的缺点：

冲击性能差

◆PS/聚烯烃（PE,PP）（SEBS助容）

◆PS/PC（折光指数）

◆HIPS

◆HIPS/SBS

◆HIPS/PP

◆HIPS/PPO

3.3工程塑料的共混改性

ØPA改性

●PA的缺点：

吸水率高,低温冲击性能差,耐热性不足

◆PA/聚烯烃弹性体

◆PA/APS

◆PA/PET

◆PA/PBT

◆PA/PPO

ØPC改性

●PC的缺点：

熔体粘度高,流动性差,制造大型薄壁器件时,难以成型,切成型后残余应力大,易开裂,耐磨性,耐溶剂性不好,价格高

◆PC/ABS

◆PC/PET,PBT

◆PC/PE

◆PC/PS

◆PC/PMMA

◆PC/TPU

ØPET,PBT改性

●PET的缺点：

结晶速度慢,不适于注射和挤出成型

●PBT的缺点：

缺口冲击强度低,高负荷下热变形温度低

◆PET/PBT

◆PET/PE

◆PET/EVA

◆PET/PP

◆PET/弹性体

◆PBT/EVA

ØPPO改性

●PPO的缺点：

熔体流动性差,成型温暖度高,加工困难,切制品易产生应力开裂

◆PPO/PS

◆PPO/PA

◆PPO/PTFE

◆PPO/PBT

ØPOM改性

●POM的缺点：

冲击性能不够高

◆POM/TPU

◆POM/PTFE

◆POM/EPDM

⏹高性能工程塑料共混改性

ØPPS改性

●PPS的缺点：

冲击强度低

◆PPS/PA

◆PPS/PC

◆PPS/PS

◆PPS/PES

◆PPS/PTFE

ØPI改性

●PI的缺点：

难于成型加工

◆PI/PC

◆PI/PPS

◆PI/PEEK

⏹LCP增强改性

1．形成液晶所必要的分子结构：

a.分子的几何形状应是细长捧状或平板状，

b.为保持分子的平行排列应具有适当大小分子间相互作用，即分子的线性、刚性和分子的长度，宽度及极化性是生成液晶相的重要因素。

2．液晶聚台物的特点

液晶聚合物的优点和缺陷如下

●[优点]

✦自增强效应：

即使不添加玻璃纤维也显示很高的机械性质．

✦低线膨胀系数：

比通用塑料低一个数量级。

✦低成型收缩率：

1％以下，在流动方向（ME）上特别低。

✦高冲击强度：

从低温到高温均显示冲击强度。

✦优异的耐热性

✦高热分解温度

✦优良的电性质：

绝缘破坏强度非常大。

✦优良的化学性质：

对所有的酸、碱、溶剂稳定，在氢氟酸和高温蒸汽中劣化。

✦溶融粘度低：

由于分子的缠绕小，易成型性好（低注射压力）。

✦吸水率低：

比通用工程塑料少一米至一个数量级。

●[缺陷]

✦机械性质各向异性：

在流动方向及其直角方向上机械性质等呈各向异性，用填充材料可缓和各向异性。

✦产生原纤维

✦熔合强度弱：

分子缠绕少之故．

✦色调：

不透明而且着色．

✦价格高：

比工程塑料和超级工程塑料贵得多，很难做到高收率获取也是原因之一。

3．液晶聚合物／热塑性树脂系合金

液晶聚合物／热塑性树脂系合金的目的，根据立足于液晶聚合物一侧，还是热塑性树脂一侧而有所区别。

即如立于液晶聚合物一侧，与通用工程塑料相比液晶聚合物的价格还是相当高的。

在不降低液晶聚合物物性，或者即使降低也不影响实用的前提下，为达到经济效益目的，适当添加热塑性树脂。

如立足于热塑性树脂一侧，可利用液晶聚合物的优良性质，谋求提高性能和改善成型加工性。

Ø聚芳酯（PAR）改性

●PAR的缺点：

熔体粘度高,难于制成薄壁制品

ØU-Polymer系列是在U-100的基础上，根据其用途和生成合金的聚合物种类不同而分成4个品级，分别是P-Grades，U-Grades，AX-Grades和其它增强复合物等,基本性能如表1。

◆P-Grades是U-100和PC生成的合金

◆U-Grades是U-Polymer和PET生成的合金

◆AX-Grades是U-100与其它晶型聚合物形成的合金，具有出色的耐化学药品性

◆PEEK/聚酰亚胺（PI），PEEK/PES及PEEK/PPS，PEEK/液晶高分子（LCP），PEEK/聚四氟乙烯（PTFE）

Ø聚砜（PSF）改性

PSF是一种非结晶性的透明树脂，具有韧性强、电性能佳和耐热水、耐化学、耐用蠕变性好的特性，缺点是电镀性差，成型加工性能差，成本较高。

一、聚砜（PSF）因具有优异的物理，力学和热性能，耐高温蠕变，耐水解，无毒，电绝缘性好及耐紫外线，并且其产品质轻、成本低，不但可取代各种塑料，也可代替金属，能用注射、挤出、模压等通用的方法进行加工，在电子电气、汽车、航空、炊具、食品加工、卫生医疗、日用品应用等领域内已经获得了广泛的应用，并保持稳定的增长势头。

二、在工业应用领域，PSF可以制造各种化工加工设备，有泵外罩、塔外保护层、食品加工设备、污染控制设备、奶制品加工设备及工程、建筑、化工用管道等。

✦提高耐微裂纹性

为防止聚砜受溶剂作用产生微裂纹，通常是在聚砜中加入0.01-0.05%的氨盐、金属盐或有机磺酸盐，最好是加入过氟丁烷磺酸钾。

例如聚砜的断裂伸长为100%，放入甲苯-异丙醇混合溶剂中后，下降为4%；如加入0.7%过氟丁烷磺酸钾，其断裂伸长率可为50%。

文献报道，在0.01mol2,6-双（2’-羟基5’-甲基苄基）-4-甲基苯酚或带有大于或等于三个羟基卤代化合物存在下制得的枝化聚砜，较能耐裂纹。

国外也有用电子辐照相和加热交联等方法来提高Udel聚砜的耐微裂纹性。

实验表明，Udel聚砜试样经2MGy，辐照250℃加热18h后，放在丙酮、甲乙酮、甲苯等溶剂中浸泡24h不开裂，而未经这样处理的聚砜在这些溶剂中经1h就被破坏。

经0.4-1.6MGy辐照和良好的干燥过的聚砜粒料，在310℃和模温170℃下很容易注塑成型。

这种聚砜适宜作层状材料的粘合剂。

✦提高耐光性

聚砜的化学结构使它易于吸收紫外线，虽然其光老化很少影响其物理机械性能，但能使聚砜剧烈变黄，从而影响其光学性能。

提高耐光性的方法通常是加入紫外线吸收剂。

一般是加入0.01-1.0%的2,2-羟基-3,5-二特丁基-5-氯苯并三唑或二苯基恶唑，也可以加入二者的混合物，混合比为0.5-1.0：

0.01-0.05。

二苯基恶唑除能吸收紫外光外，还具有漂白作用，也有文献报道可添加芳族硫化物和炭黑。

为使聚砜片材免受紫外光作用，可用共挤出法涂以0.125mm厚的聚芳酯薄层或覆盖薄膜。

经此处理后的聚砜片材置于露天200-500h后，冲击强度保持为51.2%；而没涂层的试样则下降至4.12%，透光率也从77.2%下降至37.5%。

而聚砜与聚芳酯混合物制成的片材不产生此效果。

✦提高耐热稳定性

聚砜需在300℃以上加工，熔体粘度会增大，特别是聚醚砜。

为使其稳定，通常是其中加入0.01-4%的碱金属和碱土金属盐类、各种磷酸或磷酸酯和亚磷酸酯，还可以加入环状亚磷酸酯和聚亚磷酸酯。

据德国专利报道，向Udel聚砜中加入1.0%的C6H5C（CH3）2C6H4NHC6H4（CH3）2C6H5浅型化合物或环状化合物，试样经180℃热处理25天后，仍能保持处理前的透明度和冲击强度，如若在聚砜中添加1%磷酸三苯酯和1%Irganoks1010，则在同样条件下，试样变混浊，冲击强度下降1/3。

✦提高耐磨性

聚砜不是耐磨聚合物，但如加入固体润滑剂如聚四氟乙烯、玻纤、石墨等，可提高耐磨性。

提高的耐磨性和物理机械性能随添加剂用量而变化。

试验表明，聚砜和聚醚砜含15%聚四氟乙烯和30%玻纤时，具有极佳的耐磨性，但加入15%聚四氟乙烯会使其吸水性和拉伸强度略有下降，其它性能基本不变。

✦提高阻燃性

在三类聚砜中，只有Udel聚砜是可燃的，而聚醚砜和聚苯砜则是不燃的。

为降低Udel聚砜可燃性，一般在其合成段或加工时加入各种含溴化合物，也可使用Sb2O3作协同剂。

如在Udel聚砜中加入0.5%C6H5C（CH3）2C6H4NHC6H4（CH3）2C6H5稳定剂，可得到阻燃为V-O级的透明组分，如只加入1%溴化聚苯醚，也可达同样效果。

✦改善加工性能

聚砜的熔体粘度较高，所以加工需要高温高压并需注入比通常热塑性塑料温度更高的模具中。

用注塑法加工的聚砜制品，由于刚性链分子的定向和冷却应力，常常导致龟裂。

聚砜，特别是聚醚砜，对金属具有相当好的粘结力，因此，构型复杂的注塑制品较难从模具中顶出。

为提高聚砜的熔体流动性，通常采用添加熔体粘度抑制剂，基本不影响物理机械性能，并能改善其加工性。

提高熔体流动性采用的相容性共聚物可为苯乙烯与15%苯代马来酰亚胺共聚物，100份Udel聚砜中添加5份此共聚物与不添加的聚砜相比，在320℃下的熔体粘度分为别为984.2和1262.4Pa.s，且不影响其它性能。

聚醚砜和1-50%的聚苯硫醚的共混物再加100-200份填料，能改善其流动性和加工性。

由此制得的制品，弯曲强度200MPa，弹性模量19.2GPa。

为便于制品脱模，聚砜粒料可涂C10-30脂肪酸镁盐粉末或涂C10-30脂肪族酰胺的粉末，用量达0.5%，不会影响制品的物理机械性能。

20℃醋酸乙酯中浸泡1min.需金属化的制品，在其金属化之前，也应在167℃烘箱中退火2-3min。

近几年已开发的品种有聚砜-ABS、聚砜-聚醚亚胺、聚砜-氟塑料、聚砜-聚醚醚酮、聚砜-聚酰亚胺、聚砜-芳香共聚酯、聚砜-无机渗混型、聚砜-聚丙烯碳酸酯等合金，已形成生产规模并投放。

Ø聚醚醚酮（PEEK）改性

是一种线性芳香高分子化合物。

其大分子主链上含有大量的芳环和极性酮基,赋予聚合物以耐热性和力学强度；另外，大分子中含有大量的醚键，又赋予聚合物以韧性，醚键越多，其韧性越好。

它具有以下性能特征：

①耐高温,其负载热变型温度高达316℃（30%GF或CF增强牌号）,连续使用温度为260℃；②优良的耐疲劳性,可与合金材料媲美；③耐化学药品性，它的耐腐蚀性与镍钢相近；④自润滑性；⑤阻燃性，不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准；⑥易加工性，由于它具有高温流动性好和热分解温度很高等特点，可采用注射、挤出、模压和吹塑成型，及熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂；⑦耐水解性；⑧耐磨性；⑨耐疲劳性；⑩耐辐照性；耐剥离性；良好的电绝缘性能。

◆PEEK/聚酰亚胺（PI）

◆PEEK/PES及PEEK/PPS

◆PEEK/液晶高分子（LCP）

◆PEEK/聚四氟乙烯（PTFE）

3.4橡胶的共混改性

Ø橡胶并用

◆NR/BR

◆NR/SBR

◆NR/NBR

◆NR/CIIR

◆BR/1，2-聚丁二烯（1，2-PB）

◆BR/CIIR

◆EPDM/IIR

◆EPDM/聚氨酯橡胶（PU）

Ø

橡塑并用

◆NBR/PVC

◆CR/PVC

◆PU/PVC

◆IIR/PE

◆EPM/PE

◆SBR/PE

◆NR，BR/PE

◆EPDM/PP

◆BR/APP

◆NR，SBR，BR/PS

◆NBR/PA

Ø橡胶/酚醛树脂

Ø橡胶/氨基树脂

Ø橡胶/环氧树脂

⏹特种橡胶共混改性

Ø氟橡胶/NBR

Ø硅橡胶/氟橡胶

Ø硅橡胶/EPDM

⏹共混型热塑性弹性体

动态硫化：

指共混体系在共混过程中的剪切力作用下进行的硫化反应，属于一种反应性共混过程，分部分硫化型和全硫化型。

1972年，第一个部分动态硫化工业品：

部分交联三元乙丙橡胶/PP共混型热塑性弹性体

1980年，全动态硫化产品：

全交联型聚烯烃热塑性弹性体

全动态硫化优点：

力性提高，可用挤出、注塑等方式成型，加工方便，能耗低，边角料可重复利用全动态硫化可在密炼机、双螺杆挤出机上进行。

共混型热塑性弹性体形态：

橡胶—分散相，塑料—连续相，橡胶相粒子粒径小，弹性体性能好；组分比，橡胶粒子交联度等对弹性体性能有影响。

⏹全动态硫化热塑性弹性体（热塑性动态硫化橡胶，TPV）品种

ØEPDM/PP体系

ØEPDM/PE体系

ØNBR/PP体系

ØNR/HDPE体系

ØNR/PP体系

ØSBR/HDPE体系

ØNBR/PA体系

ØEPR/PA体系

●TPV应用

✦汽车配件（净化空气通风管、方向盘、保险杠、风挡、密封条）

✦建材（代替氯丁橡胶门窗密封条、膨胀接头、防水卷材）

✦医疗领域

✦电子、电器领域（洗衣机配件、导管、电线电缆绝缘护套、吸尘器软管）

✦其他，如农艺灌溉管道等