聚合物相容剂

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聚合物合金相容性研究进展

作者：李敏 赵洪凯

来源：《城市建设理论研究》2013年第35期

【摘要】现代科学技术的发展要求聚合物材料具有多方面的综合性能, 将已有的聚合物材料进行共混制备聚合物合金可使不同聚合物的特性优化组合于一体,从而明显改进原聚合物材料性能或赋予其崭新性能,现已成为聚合物材料开发和利用的主要方向之一。聚合物材料本身所存在的耐热性能差、加工尺寸精度差、易老化等缺陷严重影响了应用领域的拓展，为了改善这些不足，对聚合物材料进行改性备受关注。本文主要阐述了有关聚合物合金相容性研究进展。

【关键词】聚合物，合金相容性，研究进展

中图分类号： O632 文献标识码： A

一.前言

在聚合物合金的制备过程中，主要是通过加入增容剂来改善聚合物合金相容性。早期普遍采用非反应型增容剂，而目前主要是以反应型增容剂为主。改变链结构、利用低分子量化合物、互穿网络技术等也是改善聚合物合金的常用办法。此外，无机纳米粒子对聚合物共混体系相容性也会产生一定影响。聚合物之间的相容性是决定聚合物合金性能的关键, 是研究聚合物合金结构与性能关系的基础,因而对聚合物合金相容性研究进展就显得十分重要。

二.聚合物合金相容性研究

1.关于聚合物相容性的判据—溶解度参数根据溶解度参数预测有机化合物之间的相容性。一般来说，两聚合物的溶解度参数差小于0.5时，相容性较好。溶解度参数理论仅仅考虑到分子间的色散力，只适合于非极性分子的情况。对于分子间有极性作用的情况，S.Chen.提出了三维溶解度参数的概念。三维溶解度参数考虑聚合物间色散力、偶极力和氢键的作用。但由于三维溶解度参数测定较复杂，尚未普遍使用。

2.玻璃化温度(Tg)的评价法聚合物共混物的玻璃化转变温度与两种聚合物分子级的混合程度有直接关系。若两种聚合物组分相容，共混物为均相体系，只有一个玻璃化温度，若两组分完全不溶，则形成界面明显的两相结构，则有2个玻璃化温度，而且分别为两组分的Tg，如果部分相容，所测的Tg介于两种极限情况之间。两聚合物达到一定程度的分子级混合时，仍有两个Tg，但相互靠近，靠近的程度取决于分子级混合的程度。 龙源期刊网

COC塑料是由TOPAS ADVANCED POLYMERSGmbH公司开发出来的环烯烃类共聚物（COC）的商品名，是具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚高分子物体。

TOPAS® 具有与PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂）相匹敌的光学性能以及具有高于PC（聚碳酸酯）的耐热性，还由于低吸水性而具有比PMMA和PC更加优良的尺寸稳定性等，在市场上获得了很高的评价。再有，TOPAS® 还具有改善水蒸汽气密性，增加刚性、耐热性，能赋予易切割性等优点，作为适合于用作传统材料的改性用材料，它在包装材料领域里的开发活动正在推进之中。

COC 树脂TOPAS® 是一种基于独创的茂金属催化剂技术的高品质和高纯度非晶性环状树脂。在标准要求很严的医疗器械装置和检查诊断器具等医疗领域，作为高品质和高成本的石英玻璃和 PDMS（polydimethylsiloxane）等的替代材料，TOPAS® 具有最佳特性和性价比。

包装材料

作为一种多功能包装材料，COC塑胶原料 树脂TOPAS® 以其水蒸气阻隔性、保香性、死褶性等优良特性而被广泛用于许多领域。

此外，它还具有良好的 PE（特别是 LLDPE）相溶性，可按任意比例与之混合，因而被用作 PE 改质剂。

富有创意的立袋（standing pouch）正在被日益广泛地用于洗涤剂和食品等领域。

为使立袋能够自立，其外装薄膜应具有一定强度（厚度）。

如果在密封层 PE 中掺入 TOPAS®，则可在保持薄膜整体刚性的同时实现外装薄膜的薄壁化并有效减少包装材料的用量。

TOPAS® 是一种水蒸气阻隔性好并且适用于 PTP 的材料。

它可提高热成型性，使角部厚度保持均匀，并可改善刚性，从而可以实现薄壁化。

优选的，所述环烯烃共聚物为分子量在4000-50000、聚合度在200-800的非晶性环烯烃共聚物。本专利技术通过采用特定分子量和特定聚合度的环烯烃共聚，吸水率低，收缩率低，尺寸稳定性好，并具有优异的强度、韧性和抗冲击性，有效提高PP/COC合金材料的韧性、强度、耐磨性、耐冲击性等性能。优选的，所述相容剂为环状酸酐型相容剂、羧酸型相容剂、环氧树脂型相容剂、恶唑啉型相容剂、酰亚胺型相容剂和异氰酸酯型相容剂中的至少一种。优选的，所述环状酸酐型相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃，所述羧酸型相容剂为乙烯-丙烯酸酯类三元聚合物接枝缩水甘油酯，所述恶唑啉型相容剂为恶唑啉接枝聚苯乙烯，所述酰胺型相容剂为亚酰胺改性丙烯酸酯，所述异氰酸酯型相容剂为间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯。

相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，这里是指高分子增容剂。

目前比较好的相容剂通常以马来酸酐接枝，马来酸酐单体和其它单体比较极性比较强，相容效果比较好。

马来酸酐接枝相容剂

马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团，使材料具有高的极性和反应性，是一种高分子界面偶联剂、相容剂、分散促进剂。

中文名称 顺丁烯二酸酐

英文名称 Maleic anhydride

中文别名 顺酐; 失水苹果酸酐; 马来酐; MA; 马来酸酐; 乙基钾黄药; 戊基钠黄药; 戊基黄原酸钠; 顺丁烯二酸酐(顺酐); 顺丁烯二酸酐

英文别名 2,5-Furandione; cis-Butenedioic anhydride; Sodium

n-amylxanthate; MaleicAnhydride; MA

CAS号 108-31-6

EINECS号 203-571-6

分子式 C4H2O3

分子量 98.06

InChI InChI=1/C4H2O3/c5-3-1-2-4(6)7-3/h1-2H

熔点 52-55℃

密度 1.48

沸点 200℃

闪点 102℃ 水融性 79 g/100 mL (25℃)

物化性质 性状 斜方晶系无色针状或片状结晶体。

熔点 52.8℃

沸点 202℃

相对密度 1.480

闪点 110℃

溶解性 溶于水生成顺丁烯二酸。溶于乙醇并生成酯。

用途 用作生产1,4-丁二醇、γ-丁内酯、四氢呋喃、琥珀酸、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等的原料，也用于医药和农药

安全术语 S22:;

S26:;

S36/37/39:;

S45:;

风险术语 R22:;

R34:;

R42/43:;

危险品标志

C:Corrosive;

上游 苯、二甲苯、石油液化气

下游 十二烯基丁二酸、反丁烯二酸、酒石酸、丁二酸酐、N,N'-(亚甲基二苯基)双马来酰亚胺、酒石酸钾钠、酒石酸氢钾、马来酰肼、γ-丁内酯、马拉硫磷、水溶性环氧树脂、甲基丙烯酸环氧酯树脂MFE-3、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂(189型)

第５２卷第１期　中山大学学报（自然科学版）　２０１３年１月　ＡＣＴＡ　ＳＣＩＥＮＴＩＡＲＵＭ　ＮＡＴＵＲＡＬＩＵＭ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＡＴＩＳ　ＳＵＮＹＡＴＳＥＮＩ　Ｖｏ１．５２　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．　２０１３　ＰＰ—ｇ．ＭＡ及其混合相容剂增容ｒ．ＰＥＴ／ＰＰ　共混物的力学性能　王春广，林劲新，章自寿，麦堪成　（中山大学化学与化学工程学院材料科学研究所∥　聚合物基复合材料近功能材料教育部重点实验室∥　新型聚合物材料设计合成与应用广东省高校重点实验室，广东广州５０１２７５）　摘　要：为利用废弃ＰＥＴ（ｒ．ＰＥＴ）发展ｒ．ＰＥＴ／ＰＰ共混物，该文制备了不同ｒ－ＰＥＴ／相容剂、ｒ—ＰＥＴ／ＰＰ和ＰＰ－ｇ－　ＭＡ及其混合相容剂增容ｒ．ＰＥＴ／ＰＰ共混物，研究了以上共混物的拉伸、弯曲和冲击性能，讨论了不同相容剂对　ｒ．ＰＥＴ力学性能，ｒ—ＰＥＴ对ＰＰ力学性能和增容共混物力学性能的影响。结果表明相容剂加入降低ｒ—ＰＥＴ力学性　能，ｒ—ＰＥＴ提高ＰＰ拉伸和弯曲性能，ｒ—ＰＥＴ／ＰＰ共混物的拉伸和弯曲性能随ｒ—ＰＥＴ用量增加而提高，表明ｒ－ＰＥＴ　对ＰＰ中具有增强作用。ＰＰ—ｇ—ＭＡ加入提高ｒ—ＰＥＴ／ＰＰ共混物拉伸和弯曲性能，ＰＯＥ—ｇ—ＭＡ和ＥＶＡ—ｇ—ＭＡ加入提高　ＰＰ．ｇ．ＭＡ增容ｒ．ＰＥＴ／ＰＰ共混物冲击强度，采用混杂相容剂可获得综合性能优良的ｒ—ＰＥＴ／ＰＰ共混物。　关键词：回收ＰＥＴ；聚丙烯；相容剂；力学性能　中图分类号：０６３１．５　文献标志码：Ａ　文章编号：０５２９—６５７９（２０１３）０ｌ一００６３—０６　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｒ－ＰＥＴ／ＰＰ　Ｂｌｅｎｄｓ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ＰＰ・ｇ－ＭＡ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　ＷＡＮＧ　Ｃｈｕｎｇｕａｎｇ，ＬＩＮ　Ｊｉｎｇｘｉｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｚｉｓｈｏｕ，ＭＡＩ　Ｋａｎｃｈｅｎｇ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ａｎｄ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｆ？　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｄｅｓｉｇｎｅｄ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｓｕｎ　Ｙａｔ－ｓｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　０２７５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗｉｔｈ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ（ｒ—ＰＥＴ），ｔｈｅ　ｂｌｅｎｄｓ　ｏｆ　ｒ－ＰＥＴ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｔｉｚｅｒ．ｒ—ＰＥＴ／ＰＰ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｄ　ｒ－ＰＥＴ／ＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ．ＰＰ—ｇ—ＭＡ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ＰＯＥ—ｇ—ＭＡ　ｏｒ　ＥＶＡ—ｇ－ＭＡ　ｗｉｔｈ　ｓａｍｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｔｅｎ—　ｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ａｎｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗｅｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒ　ａｎｄ　ｒ・ＰＥＴ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｒ．ＰＥＴ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒ．Ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ．ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｏｆ　ｉＰＰ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒ—ＰＥＴ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｒ—ＰＥＴ／　ｉＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＰ—ｇ－ＭＡ　ｆｕｒｔｈｅｒ．Ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｕｎｃ０ｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｄ　ｒ－ＰＥＴ／ｉＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒ—ＰＥＴ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｒ－ＰＥＴ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉＰＰ　ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ　ｒ—ＰＥＴ／ｉＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒｓ．Ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＯＥ—ｇ—ＭＡ　ｏｒ　ＥＶＡ—ｇ－ＭＡ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＰＰ－ｇ－ＭＡ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｄ　ｒ．ＰＥＴ／ＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ．Ｔｈｅ　ｒ．ＰＥＴ／ＰＰ　ｂｌｅｎｄｓ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ＰＰ．ｇ．ＭＡ　ａｎｄ　ＰＯＥ．ｇ．ＭＡ．　｝收稿日期：２０１２—０７—２５　基金项目：广东省重大科技专项资助项目（２０１０Ａ０８０８０４０２１）　作者简介：王春广（１９８６年生），男，博士研究生；通讯作者：麦堪成；Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｅｓｍｋｃ＠ｍａｉｌ．ｓｙｓ