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相容剂的分类和作用原理

一、相容剂简介

1、什么是相容剂

相容剂又称增容剂、高分子偶联剂、界面活性剂等,是一种新颖的塑料改性助剂。提高高分子合金相容性的方法有很多,最简便的方法是加入某种第三组分,以增加两种聚合物的界面粘结力,使之形成稳定的共混结构,提高相容性,进而改善高分子合金的力学性能,这种第三组分就称之为增容剂。

增容剂增容不相容共混物示意图

2、增容剂的分类


3、增容剂的作用机理

① 在聚合物共混的过程中以界面活性剂的形式富集在聚合物两相界面之间,在聚合物两相之间形成“桥联”,类似于乳化剂的作用,或者是增溶剂与两相聚合物发生化学反应而互相缠结,或同时有乳化和发生反应两种功能,从而降低界面张力。

② 提高分散相在基体中的分散性,使分散相颗粒细化,且在基体中分散的更加均匀,分散相和基体结构更加稳定,从而改善聚合物共混物的力学性能。

③ 增加聚合物两相界面层的厚度,增加共混物两相的黏附能力,使分散相和连续相之间结合力更强,不同的相区间可以更好地共同承受外界的应力,使原本不相容的两相成为工艺相容的共混物。


二、各类增容剂介绍

1、反应型增容剂
反应型增容剂含有能与共混物的组分发生化学反应的基团,在共混时与组分发生化学反应形成共价键,从而使聚合物组分间产生很强的粘合力,达到增容效果。有以下四种类型:

① 马来酸酐型
马来酸酐型增容剂是含羧基的增容剂,一般是用马来酸酐与某一聚合物接枝聚合而成。


② 丙烯酸型
丙烯酸型增容剂也是含羧基的增容剂,一般是通过丙烯酸与某一聚合物接枝聚合而成。


③ 环氧型
环氧型增容剂是末端含有环氧基的增容剂。


④ 反应型高分子增容剂
有些聚合物本身含有可以发生化学反应的基团,当它与另一组分共混时可以与其发生反应,而表现出自增容作用。

2、非反应型增容剂
非反应型增容剂是指那些不与共混物组分发生任何化学反应,靠它与各组分的亲和力使共混体系各组分间的粘合力得到提高的一类增容剂。有以下三种:

① AB型相容剂
A、B两种组分聚合物经嵌段或接枝共聚制成。


② AC(ABC)型相容剂
由AC( ABC)两种(三种)单体或聚合物经 嵌段或接枝共聚制成,C能与B混溶或部分相容。


③ CD型相容剂


3、小分子增容剂
小分子增容剂几乎都是反应型增容剂,或者是与其中一个组分有很好的相容性,与另一个组分发生化学反应,或者是能分别与两个组分发生化学反应,常见的有硅系列。

三、增容剂的功能和应用

1、促进合金高性能化

大多数不相容体系在一般加工条件下都形成“海岛”结构,即分散相聚合物以颗粒状(或棒状或椭球状)分散在连续相聚合物基体中。

但相容剂降低两相界面张力,促使两相更加微细均匀分散,并保持稳定的亚微形态。通过选择相容剂的种类、用量及合适的加工条件,可以控制分散相的粒径和分布达到最佳状态,从而使原先没有应用价值的体系高性能化。

2、促进合金功能化

功能性高分子合金,是指具有永久抗静电性、阻气性、生物降解性等特殊功能的高分子合金,在相容剂作用下,它不但可获得通常的优质“海岛”结构,还可获得优质的分散相层化和分散相纤维化以及互穿网络结构的高分子合金,并由此实现“海岛”结构所不能实现的许多突出的功能,得到具有不同功能的高功能性高分子合金。

3、废旧塑料的再生

废旧塑料回收再利用中最棘手的问题是如何处理混杂废旧塑料。如果能做到不经特别处理,而采用相容技术及熔融共混技术把这类材料再生成高性能的新聚合物合金,应用于高附加值的领域,则社会效益和经济效益会相当显著。