1、廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,1,廣東輕工職業(yè)技術學院輕化系高分子教研室,塑料配混技術Plastics Compounding Technology 改性粒料的制備,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,2,項目三：改性粒料的制備,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,3,1. 學習目標：,最終能力目標：完成共混、增強改等性塑料粒料的制備 促成目標：,物料相容劑的選擇能力 物料配方制定能力 造粒設備選用及工藝參數設定能力 造粒設備操作能力 資料檢索和自學拓展能力,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,4,2. 工作任務,任務3-1: PP（聚丙烯）/PA（聚酰胺）共混塑料配方制定 任務3-2: PP/

2、PA共混造粒方案制定與實施 任務3-3: PP/PA共混粒料配混質量分析 任務3-4: 拓展訓練-1, 玻纖增強塑料 任務3-5:拓展訓練-2 ,PET包裝材料的回收利用,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,5,3. 本次任務： 任務3-1：PP（聚丙烯）/PA（聚酰胺）共混塑料配方制定,擬實現的能力目標： 相容劑的選擇能力 配方制定能力 團隊合作與溝通能力 自主學習的能力,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,6,PP,PA共混改性的目的？ 共混體系PP，PA原料的選擇依據？ 提高PP，PA相容性的方法？ PP，PA常用相容劑的種類、結構與性質？ 制備PA6/PP共混改性粒料，如何選擇樹脂、助劑？

3、,4. 知識要點,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,7,5. 學習活動,通過查閱相關資料完成相容劑的選擇和配方制定 學生分組討論解決引導課文中的相關問題,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,8,6. 任務深化,PP，PA常用增容劑的制備方法,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,9,7.拓展與提高,改性物料的造粒 阻燃PA/PP共混物配方的制定,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,10,8.作業(yè)布置,根據任務的學習，查閱相關資料，撰寫總 結報告。,任務3-1完成,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,11,任務3-1相關知識,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,12,1. 共混改性的概念,聚合物共混是指將兩

4、種或兩種以上的聚合物材料以及助劑在一定工藝條件下進行機械摻混，形成一種力學、熱學、光學及其它性能得到改進的均勻的聚合物體系，這種混合過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。當前，聚合物共混改性已成為高分子材料科學及工程中最活躍的領域之一，已被廣泛用于塑料、橡膠工業(yè)中。 聚合物共混物是一個多組分體系，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)現其具有類似金屬合金的相結構(即宏觀不分離，微觀非均相結構)，故聚合物共混物通常又稱聚合物合金

5、或高分子合金。正如金屬合金具有單一金屬無法比擬的優(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。 聚合物共混體系類型有多種，常見的有塑料與塑料的共混、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 .,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,13,2.聚合物共混改性的目的,綜合均衡各聚合物組分的性能以改善材料的綜合性能 例如：將聚丙烯與聚乙烯共混，制得的共混物克服了聚丙烯沖擊強度低、耐應力和開裂性能差的缺點，保持了聚丙烯較高的拉伸強度、抗壓強度和聚

6、乙烯的高沖擊強度的優(yōu)點。 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 例如：在硬質聚氯乙烯中加入1020的丁腈橡膠或氯化聚乙烯或EVA等，可使硬質聚氯乙烯的沖擊強度大幅度提高 改善聚合物的加工性能 難熔融、難溶解的聚酰亞胺與少量的熔融流動性良好的聚苯硫醚共混后即可很容易地實現注射成型 制備具有特殊性能的聚合物材料 降低成本,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,14,3.相容性的概念,相容性是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。 相容性好，共混物穩(wěn)定；反之，兩種聚合物之間則可能發(fā)生相分離，性能較差。 不同種類聚合物共混時可能出現三種形態(tài)：即完全相容、部分相容和不相

7、容。 完全相容，其共混物形成均相體系，具有單一的Tg。部分相容的聚合物，其共混物為兩相體系，兩個Tg，且兩個Tg峰較每一種聚合物自身的Tg峰更為接近。,圖4-1以Tg表征共混物相容性的示意圖 單一聚合物 - 共混物 在聚合物共混體系中，最具應用價值的體系是聚合物間“部分相容”的兩相體系。,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,15,4. 提高共混物相容性的方法,提高相容性的方法有：利用聚合物分子鏈中官能團間的相互作用、改變分子鏈結構、加入相容劑、形成互穿網絡、進行交聯和改變共混工藝條件等,共混的聚合物分子鏈上含有某種可相互作用的官能團； 高分子鏈的化學改性(氯化、磺化)。如氯化聚乙烯與PMMA有較

8、好相容性； 通過共聚的方法改變聚合物分子鏈結構,4.1 對聚合物進行化學改性,4.2 加入增容劑,增容劑是指在共混體的聚合物組分之間起到增加相容性和強化界面粘結作用的共聚物。增容劑可分為高分子增容劑和低分子增容劑。高分子增容劑又可分為非反應型和反應型兩種，而低分子增容劑則全部都是反應型的。實踐證明，增容劑能卓有成效地解決共混體系中因熱力學不相容而導致宏觀相分離、兩相界面融合力差、應力傳遞效率低、力學性能不好，甚至綜合性能低于單一組分聚合物的性能等問題。,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,16,非反應型增容劑。非反應型增容劑是指那些本身沒有反應基團，在聚合物共混過程中不發(fā)生化學反應的增容劑。它們

9、多為兩種成分構成的高分子聚合物。從結構上看，大多數為嵌段共聚物或接枝共聚物，依靠自身對兩種聚合物共混物的親和力、粘結力，使原來相容性差的兩種聚合物相容，形成具有良好界面作用的聚合物共混物。這類增容劑無副產物，效果好。非反應型增容劑已開發(fā)出來四種類型，即AB型、AC型(ABC型)、CD型和其它型的增容劑。 反應型增容劑。 反應型增容劑是指本身含有反應基團的增容劑，它在聚合物共混時能與其它聚合物含有的基團發(fā)生化學反應，生成化學鍵而使聚合物和增容劑之間產生較強的結合力而達到增容的效果。這類增容劑有馬來酸型、丙烯酸型、環(huán)氧改性型，此外還有低分子反應型增容劑。,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,17,好

10、的加工設備，合理的工藝條件，借助提高溫度和強剪切力的作用，增加相間接觸面，同樣可以改善聚合物之間的相容性，使之形成較好的共混體系。 機械混合時，強烈的剪切力可以強迫兩種不相容或相容性不好的聚合物的分子鏈纏繞在一起，通過擴大相間的接觸而增加鏈段的擴散程度，增加相容性。有時在強烈的剪切力和加熱的作用下，共混物的分子鏈發(fā)生部分斷裂，生成不同組分之間接枝或嵌段共聚物，該共聚物都是很好的增容劑，可增加組分之間的相容性。這就是所謂的機械力-化學作用。,4.3 改善共混加工工藝,4.4 在共混物組分間發(fā)生交聯 4.5 共溶劑法和IPN法 兩種互不相溶的聚合物?？稍诠餐軇┲行纬烧嫒芤?。將溶劑除去后，相界面非

11、常大，以致很弱的聚合物聚合物相互作用就足以使形成的形態(tài)結構穩(wěn)定。 互穿網絡聚合物(IPN)技術是改善共混物相容性的新方法。其原則是將兩種聚合物結合成穩(wěn)定的相互貫穿的網絡，從而提高其相容性。,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,18,1.化學結構相似原則 如PA6與PA66的分子鏈中都含有CONH，NH2，故有較好的相容性。 2.極性相近原則 共混體系中組分間的極性越接近，相容性越好。 3.溶解度參數相近原則 聚合物相容規(guī)律為120.5。但該原則僅適用于非極性組分體系。 4.黏度相近原則 組成共混體系的各聚合物組分的黏度越接近，越能混合均勻，且不易離析。 5.表面張力相近原則 兩界面表面張力接近，

12、可使兩種聚合物共混時保持兩相間的浸潤和良好接觸。 6.分子擴散動力學原則 兩種聚合物大分子具有相近的活動性，則兩種大分子的鏈段就以相近的速度相互擴散，形成模糊的界面層，界面層厚度越寬，共混物的性能越優(yōu)異。,5. 共混體系聚合物的選擇原則,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,19,增容劑的制備 1.1 非反應型增容劑的一般制法 非反應型增容劑主要是各種嵌段和接枝共聚物，它們可以專門合成，有時也可“就地”產生(在進行聚合物共混時同時生成)。 “就地”產生嵌段和接枝共聚物在某些場合不是有意識進行的，例如兩種聚合物在高溫熔融混煉過程中，由于強剪切、溫度等作用產生大分子自由基，進而形成了含有兩聚合物鏈段的

13、嵌段或接枝共聚物，其客觀上就起到了增容效果，因而是一種“就地”產生的增容劑。 當然，為了更有效地“就地”合成所需的增容劑，最好是有目的、有控制地進行，這方面近年來已有了長足的進步。主要的控制因素為過氧化物引發(fā)劑用量、混煉時剪切作用及溫度。過氧化物常用過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯。熔融混煉設備已由開放式雙輥筒混煉機向雙螺桿擠出機轉移。雙螺桿擠出機不僅有強化的剪切、混煉效果，而且便于控制穩(wěn)定的混煉條件。至于混煉溫度主要考慮聚合物組分的熔化溫度和分解溫度，還應兼顧對“就地”產生增容劑結構及數量的影響。,6.增容劑的制備,廣東輕工職業(yè)技術學院高分子教研室,20,1.2 反應型增容劑的一般制法 反應型

14、增容劑也可分為預先專門制備和“就地”產生兩種方式得到，但其關鍵不在于方式，主要是如何在共混組分中引入預定的可反應增容的官能團。操作可在一般混煉設備(開放式混煉機、雙螺桿擠出機等)中完成，但最好采用先進的排氣式反應擠出機。 主要的反應型增容劑是羧化PE、羧化PP、羧化PS等，它們是為促進非極性的聚烯烴(PE、PP、PS等)與極性的聚酰胺(PA)的相容而設計的。合成含羧基的反應型增容劑則大多采用與丙烯酸類單體共聚的方法獲得，如將丙烯腈、丁二烯、丙烯酸進行無規(guī)共聚，就得到含羧基的丁腈膠(羧化NBR)；又如將丙烯酸酯-丙烯酸無規(guī)共聚物(MMA)與甲基丙烯酸(MAA)的混合物放在反應器中與丁苯彈性體接枝共聚也得到此種類