【正文】 1 塑料共混改性粒料的配制 陳枝晴 湖南科技職業(yè)學(xué)院 2 總體 目標(biāo)： 完成 共混改性塑料粒料的制備 具體 目標(biāo)： ? 共混改性塑料粒料配方設(shè)計(jì) 能力； ? 塑料共混相容劑的選擇能力； ? 共混造粒設(shè)備選用與 工藝參數(shù)設(shè)定能力 ； ? 共混造粒設(shè)備操作能力； ? 塑料共混物 質(zhì)量分析及問(wèn)題處理能力； ? 資料檢索和自學(xué)拓展能力 ； ? 團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力； ? 自主學(xué)習(xí)的能力。 3 學(xué)習(xí)要點(diǎn) ； ； ； ； ； ； ； 。 ； 4 一、塑料共混改性的目的和方法 5 ? 聚合物共混 （ Ploymer blend） 是指將兩種或兩種以上的塑料、橡膠以及助劑在一定工藝條件下進(jìn)行 機(jī)械摻混， 形成一種力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及其它性能得到改進(jìn)的 均勻 的 聚合物體系 。這種混合過(guò)程稱為聚合物的 共混改性， 所得到的新的聚合物體系稱為 聚合物共混物 。 ?聚合物共混物 (或共混改性 )通常都是以一種聚合物為基體，摻混另一種或多種小組分的聚合物，以后者改性前者。共混物中各聚合物 組份之間 主要是 物理結(jié)合 ，因此聚合物共混物與共聚高分子是有區(qū)別的。 6 ?但是，共混物不同聚合物大分子之間難免有 少量的化學(xué)鍵存在。 例如： 在強(qiáng)剪切力作用下的熔融混煉過(guò)程中，可能由于剪切作用使得大分子斷裂，產(chǎn)生 大分子自由基 ，從而形成少量嵌段或接枝共聚物。 此外，進(jìn)來(lái)為強(qiáng)化參與共混物聚合物組分之間的界面粘接而采用的 反應(yīng)增容 措施，也必然在組分之間引入化學(xué)鍵。 ?聚合物共混物是一個(gè) 多組分體系。 在此多組分聚合物體系中， 各組分始終以自身聚合物的形式存在。 在顯微鏡下觀察可以發(fā)現(xiàn)其具有類似金屬合金的相結(jié)構(gòu) (即宏觀不分離，微觀非均相結(jié)構(gòu) )， 故聚合物共混物通常又稱 聚合物合金 或 高分子合金 。 7 ?高分子合金（ Polymer alloy） 在科學(xué)研究領(lǐng)域中，大多把 具有良好的相容性 的 多組分聚合物體系 稱為 聚合物合金， 其形態(tài)結(jié)構(gòu)應(yīng)為均相或微觀非均相。 一般認(rèn)為，那些相容性不很好，形態(tài)結(jié)構(gòu)呈亞微觀非均相或宏觀相分離的聚合物共混物不屬于高分子合金之列； 另一方面，高分子合金卻可包含嵌段和接枝共聚物，因?yàn)樗麄兙哂锌擅黠@區(qū)分的高分子鏈（組分），并且一般不呈現(xiàn)宏觀的相分離。 8 ? 高分子合金（ Polymer alloy） 利用物理共混或化學(xué)接枝的方法，對(duì)現(xiàn)有的塑料進(jìn)行改 性，使之實(shí)現(xiàn)高性能化、功能化、專用化。 說(shuō)白了就是取長(zhǎng)補(bǔ)短。 樹脂 1+樹脂 2+…… +相容劑 ? 正如金屬合金具有單一金屬無(wú)法比擬的優(yōu)異性能一樣，聚合物合金也同樣具有單一聚合物難以具備的優(yōu)異性能。 常見的合金： PC/ABS、 PBT/PA、 PBT/PC、 PA/PP…… 9 當(dāng)前，聚合物 共混改性 已成為高分子材料 科學(xué)及工程中 最活躍 的領(lǐng)域之一，已被 廣泛 用于塑料、橡膠工業(yè) 中。 10 ?聚合物共混體系的類型 塑料與塑料 的共混、 塑料與橡膠 的共混、 橡膠與橡膠 的共混、 橡膠與塑料 的共混等四種類型。前兩種是塑性材料稱為塑料共混物，常被稱為高分子合金或塑料合金；后兩種是彈性材料，稱為橡膠共混物，在橡膠工業(yè)中多稱為并用膠 . 從熱力學(xué)角度出發(fā)，聚合物共混物中有兩種類型： ① 兩個(gè)組分能在分子水平上互相混合而形成均相體系； ② 不能達(dá)到分子水平的混合， 兩個(gè)組分分別自成一相，共混物為非均相體系。 這兩種共混物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)具有不同的相形態(tài)特征，而賦予它們不同的物理機(jī)械特性。 11 ? 均衡各聚合物組分的性能以改善材料的綜合性能 例如： 將 PP與 PE共混，制得的 PP/PE共混物 克服了聚丙烯沖擊強(qiáng)度低、耐應(yīng)力開裂性能差的缺點(diǎn)，保持了聚丙烯較高的拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和聚乙烯的高沖擊強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。 12 ?將量小的一聚合物作為另一聚合物的改性劑，以獲得顯著的改性效果 ?在 PS、 RPVC中加入 10％～ 20％的丁腈橡膠（ NBR）或 CPE或 EVA等，可使沖擊強(qiáng)度大幅度提高； ?在 PC中加入 PE或 ABS，可改善 PC的應(yīng)力開裂性能； ?在 PVC、 PA、 PC中加入橡膠、 PE或嵌段共聚物，可降低缺口敏感性。 13 ?改善聚合物的加工性能 ?難熔融、難溶解的聚酰亞胺 (PI)與少量的熔融流動(dòng)性良好的 PPS共混后即可很容易地實(shí)現(xiàn)注射成型。 ?在 PPO中混入 PS，或者在 PC中混入 ABS，均可改善流動(dòng)性，提高加工性。 ?對(duì)硬質(zhì) PVC，常加入 CPE、 ACR等來(lái)改善其加工性。 ?制備具有特殊性能的聚合物材料 ?塑料阻燃合金：在 PS、 ABS、 POM中混入 PVC、 CPE、 PPO或PPS，可提高合金 阻燃性 。 ?珍珠光彩制品：在 PC中混入 PMMA。 14 ?降低成本或提高性價(jià)比 ?工程塑料和聚烯烴的共混改性。 ?在 PC、 PSF中混入 ABS或 SAN后，既可改善性能，又可降低成本。 ?廢舊塑料回收 廢舊聚合物的回收是必須解決的世界性難題，廢舊高分子材料的復(fù)合回收是主要途徑之一，也是很有發(fā)展?jié)摿Φ囊粭l途徑，不同的廢棄物共混回收已經(jīng)被證明是可行的提高回收制品性能的方法。 15 (1)物理共混 ： 又分 機(jī)械共混 和 溶液共混 ? 機(jī)械共混： 不同種類的聚合物通過(guò)混合或混煉設(shè)備，在軟 化或熔融狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)進(jìn)行機(jī)械混合得到共混高聚物的方法。 分為 干粉共混 和 熔融共混 兩種方法。 ?干粉共混 ?將兩種或兩種以上不同品種聚合物粉末加以混合，混合后的共混物仍為粉料。 ?干粉共混的同時(shí)，可加入必要的各種助劑 (如增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填充劑等 )。 ?聚合物粉料的粒徑大小、分布、密度均有要求。 ?干粉混合 分散效果較差， 常作為融熔共混的初混過(guò)程。 16 ?熔融共混 ? 將聚合物各組分在 熔融狀態(tài) 下 (即粘流流溫度以上 )用各種混煉設(shè)備加以混合，獲得混合分散均勻的共混物熔體，經(jīng)冷卻、粉碎或?；姆椒ā? ?為增加共混效果，有時(shí)先進(jìn)行干粉混合，作為熔融共混法中的初混合。 ?熔融共混法由于共混物料處在 熔融狀態(tài) 下，各種聚合物分子之間的擴(kuò)散和對(duì)流較為強(qiáng)烈，共 混合效果明顯高于其它方法。 ?在混煉設(shè)備的強(qiáng)剪切力的作用下，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致一部分聚合物分子降解并生成接枝或嵌段共聚物，可促進(jìn)聚合物分子之間的相容。 ?熔融共混流程 ?要求： 各組分工藝溫度、粘度、彈性模量均相近。 ?共混設(shè)備 17 例如： 將 PC、 PA6置于 100℃ 鼓風(fēng)烘箱中干燥 6h，增容劑在 80℃ 下干燥 6h，然后將其按一定質(zhì)量配比，以 PC為基體， PA6 的固定用量為 20%，用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出物料切粒 后在 100℃ 下干燥 8h以上備用。 18 ?溶液共混： 將共混聚合物各組分溶于溶劑中攪拌混合均 勻，然后加熱驅(qū)除溶劑。 例如： 利用一步溶液共混法，將預(yù)糊化的淀粉糊與 PVA溶 液共混，用乙二醛進(jìn)行交聯(lián)，制備 淀粉／聚乙烯醇（ PVA） 完全生物降解塑料薄膜 。 研究不同乙二醛和甘油的用量對(duì)薄膜性能的影響。薄 膜的力學(xué)性能、熱性能和微觀形態(tài)表征表明，淀粉／ PVA體系具 有較好的相容性和較高的力學(xué)性能，薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng) 率分別可達(dá)到 ％。 19 (2)化學(xué)共混 :又分 共聚共混法 和 互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ IPN技術(shù)） ?共聚共混法 ： 包括接枝共聚 、 嵌鍛共聚 、 交聯(lián)共聚 。 一般 在塑料加工廠難以實(shí)現(xiàn) 。 接枝共聚主要用于生產(chǎn)橡膠增韌塑料 ， 如： HIPS、 ABS、 橡 膠增韌 PVC等 。 一般在雙螺桿擠出中進(jìn)行 ， 反應(yīng)擠出技術(shù)是實(shí)現(xiàn) 該過(guò)程的發(fā)展較快的技術(shù) 。 20 ?超韌 PA：先將三元乙丙共聚物（ EPDM）馬來(lái)酸（ MAH）化，再與聚酰胺末端的氨基進(jìn)行接枝反應(yīng)，而后半接枝反應(yīng)則在擠出過(guò)程中完成。