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關于聚合物接枝改性技術,您了解多少?

發布日期:2024-04-05 13:58:17 來源:免責聲明:所載內容來源于互聯網,微信公眾號等公開渠道,我們對文中觀點持中立態度,本文僅供參考、交流。轉載的稿件版權歸原作者和機構所有,如有侵權,請聯系我們刪除。

1

什么是聚合物接枝改性?

聚合物接枝改性是一種采用自由基聚合反應在聚合物高分子鏈上引入極性或功能性側基的改性方式。聚合物經接枝改性后具有極高的極性,或帶有特殊的功能性基團,可提高聚合物的粘結性、可印刷性,同時可用于相容劑、增韌劑、以及各類功能材料等。


聚合物接枝改性有熔融法、溶液法、懸浮法和固相法等,其中熔融法可在雙螺桿擠出機中實施,成本較低,最為常用。

2

聚合物接枝改性的作用

聚合物通過接枝改性引入極性官能團后,會產生各類新的作用,主要的幾類作用介紹如下。


1、阻燃作用

通過接枝化學反應,將具有阻燃功能的元素或基團引入高分子主鏈或側鏈上,使聚合物變成本征阻燃性樹脂。例如,將硼、硅、硫、金屬等引入樹脂中,可以提高樹脂的阻燃性能。如1.2%硅烷接枝PS的氧指數由18.3%增大到20.6%,9.2%硼接枝PS的氧指數由18.3%增大到25.6%,2.1%硅烷接枝EVOH的氧指數由21.8%增大到24.8%,2.01%硼接枝EVOH的氧指數由21.8%增大到33.2%。


2、相容劑作用

通過接枝化學反應,將具有反應性的官能團引入樹脂的側基,提高與其它聚合物的相容能力,可以用于聚合物合金的相容劑,如聚乙烯接枝馬來酸酐就是典型的HDPE/PA的相容劑。


3、增韌劑作用

很多彈性體自身的增韌效果很好,但是因為與增韌基體樹脂的相容性不好,而難以發揮出應有的增韌效果。對這類彈性體進行接枝改性處理后,可以大大提高與增韌基體樹脂的相容性能,使增韌性能大幅度提高。如純POE對PP的增韌效果很好,但對于PA則一般,主要是因為POE與PA的相容性不好;如果用馬來酸酐進行接枝改性形成POE-g-MAH,則提高了與PA的相容性,成為PA最優秀的增韌劑。再如,純SEBS對PET和PBT的增韌效果一般,原因也是兩者相容性不好,如果用甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)進行接枝改性形成SEBS-g-GMA,則是PET、PBT一種優秀的增韌劑。

3

聚合物接枝改性的配方組成

聚合物的接枝配方主要由樹脂、接枝單體、引發劑及抗氧劑組成。


(1)樹脂

樹脂為接枝的主體,常用的有PP、HDPE、LDPE、LLDPE、EVA、PS,POE及EPDM等。


(2)接枝單體

單體為接枝物。一般為酸性或堿性有機化合物,具體有馬來酸酐(MAH) 及其衍生物、丙烯酸(AA)及其衍生物、甲基丙烯酸(MMA)、不飽含脂肪酸、亞甲基丁二酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、油酸(OA)、醋酸乙烯酯(VAC)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酰胺(AM)、 乙烯基硅烷及不飽合硅烷等。一般接枝單體的鏈越長,接枝效率越低。最常用的接枝單體為馬來酸酐,它具有反應性極高的雙鍵,且在加工條件下不易自聚合。單體的加入量一般在1%左右,也可根據實際應用要求提高加入量,最高加入量可達20%。


有時為了提高接枝率,降低副反應產生的概率,需要加入第二單體。第二單體有苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸酯等。尤其是GMA接枝,單一單體接枝效率低,需要加入苯乙烯第二單體,有時還需要加入電子供體,具體如二甲亞礬、二甲基乙酰胺等。


(3)引發劑

引發利的作用為引發接枝單體與樹脂反應,具體有過氧化苯甲酰(BPO)、 過氧化二異丙苯(DCP)、 2,3-二甲基2,3-二苯基丁烷(DMDPB)、丙烯酰胺(AM)、 2,5-二叔丁基過氧化基-2,5-二甲基3-乙炔(LPO)及1.3-二叔丁基過氧化異并苯等,加入量一般為0.1%左右。DMDPB為新型引發劑,與BPO和DCP比較,雖其引發效率不高,但其優點為分解溫度高,生成的自由基較為穩定,降低了接枝物交聯而生成大分子凝膠的概率,使接枝物在加工中不出現凝膠或凝膠含量低。


近年來開始研究復合引發劑的應用,如DCP:BPO=1:1并用時,接枝率增加1倍。例如用DCP和BPO雙重引發十一酸接枝PP,接枝效果比單獨使用要好得多。


在具體選用時,不同樹脂適合不同的引發劑例如PP用DCP為引發劑,副反應嚴重,降解程度高;而選用BPO為引發劑,則PP只發生少量降解,且隨引發劑濃度增加變化很少。GMA單體接枝時、一般要用DCP引發劑。


(4)抗氧劑

抗氧劑可防止在接枝反應的同時發生降解反應,主要加在PP和ABS等易降解樹脂中,具體品種有抗氧劑1010等,加入量0.5%左右。近年來開發出復合接枝技術,即在一種樹脂上接枝兩個或兩個以上單體,使之形成多單體接枝物,具有更優異的性能。例如,用MAG或GMA接枝PP時,加入第二單體苯乙烯,可有效控制PP的降解,提高MAH或GMA的接枝效果。


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