接支馬來酸酐類相容劑/增韌劑的種類及其在PC/ABS合金中的應(yīng)用
聚烯烴接枝馬來酸酐(MAH)相容劑,目前廣泛的是把馬來酸酐、聚烯烴、引發(fā)劑,按照一定的比例充分混合,在螺桿長徑比L/D大于50的擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性擠出制得。并且螺桿的組合與普通的塑料改性的不同,需要對螺桿進(jìn)行特別的組合,確保接枝反應(yīng)的合理有效地進(jìn)行。在聚烯烴分子鏈上接枝上適量的馬來酸酐基團(tuán),可以提高其聚合物D的綜合性能。如提高聚合物與填充物的相容性、提高聚合物合金的相容性、提高復(fù)合粘合、可印刷性等性能。是塑料改性中常用的相容劑之一。
二、接枝型相容劑的種類
馬來酸酐接枝型相容劑主要有:馬來酸酐接枝ABS(ABS-g-MAH)、馬來酸酐接枝PE(PE-g-MAH)、馬來酸酐接枝PP(PP-g-MAH)、馬來酸酐接枝PS(SMA)、馬來酸酐接枝POE(POE-G-MAH)、馬來酸酐接枝EVA(EVA-G-MAH)等。
三、接枝型相容劑的增容機(jī)理及應(yīng)用
接枝型相容劑的增容機(jī)理為相容劑中的馬來酸酐基團(tuán)與基體樹脂的端羥基進(jìn)行反應(yīng),如酯化反應(yīng)、氨化反應(yīng)、脫水反應(yīng)、等生成了接枝物。這種接枝物起到了鏈接不同聚合物的作用,或者起到鏈接聚合物與無機(jī)粉體的作用。接枝型相容劑常見的化學(xué)反應(yīng)和應(yīng)用如下:
1、ABS-g-MAH增容體系
ABS-g-MAH相容劑由于是由ABS和馬來酸酐直接反應(yīng)得來,其主鏈結(jié)構(gòu)與ABS相同,因此ABSg-MAH相容劑與ABS有很好的相容性,通常作為PC/ABS共混體系的馬來酸酐接枝類相容劑。研究發(fā)現(xiàn)未改性的ABS中苯乙烯/丁二烯和苯乙烯/丙烯腈兩相互相排斥,而ABS-gMAH中馬來酸酐主要接枝在苯乙烯/丁二烯上,使得接枝苯乙烯/丁二烯的極性與苯乙烯/丙烯腈接近,從而使ABS中的極性部分與PC極性相近,提高了ABS/PC的相容性。對PC/ABS體系的DSC熱力學(xué)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)共混體系采用ABS-g-MAH改性后PC相和SAN相的Tg均低于PC/ABS未增容合金體系的相應(yīng)值,從熱力學(xué)角度說明ABS-g-MAH可以增加PC/ABS共混體系的相容性。
2、PE-g-MAH增容體系
馬來酸酐接枝聚烯烴的主鏈由于與ABS中PB具有相似的結(jié)構(gòu),所以與ABS有較好的相容性,另外馬來酸酐基團(tuán)還可以與PC表面的羥基發(fā)生酯化反應(yīng),因此馬來酸酐接枝聚烯烴也用于PC/ABS共混體系,并且表現(xiàn)出較好的增容作用。研究發(fā)現(xiàn)共混體系加入PE-g-MAH后,合金的3個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都呈現(xiàn)規(guī)律性的變化,隨著PE-g-MAH含量的增加,Tg(PB)呈上升趨勢,而Tg(PC)和Tg(SAN)呈現(xiàn)下降趨勢,說明PE-g-MAH提高了PC/ABS共混體系的相容性。對添加PE-gMAH前后的PC/ABS共混物沖擊樣品SEM圖片進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)未添加相容劑時,共混物合金出現(xiàn)脆性斷裂光滑斷面,加入相容劑后,斷面粗糙,為典型的韌性斷裂特征。這表明相容劑的添加對PC/ABS共混體系有較好的增容作用。
3、PP-g-MAH增容體系
對PP-g-MAH增容PC/ABS共混體系進(jìn)行缺口沖擊強(qiáng)度測試,發(fā)現(xiàn)樣品缺口沖擊強(qiáng)度隨PP-g-MAH用量的增加出現(xiàn)高點(diǎn),隨后呈下降趨勢。這是因?yàn)殡S著相容劑PP-g-MAH的加入,在PC和ABS兩相間形成穩(wěn)定的過渡區(qū),改善合金相容性,使得合金的缺口沖擊強(qiáng)度得以提高。方少明[28]等指出隨著PP-g-MAH中MAH含量的增加,合金的缺口沖擊強(qiáng)度出現(xiàn)大值后隨之減弱,當(dāng)MAH超過一定量時,過量的MAH會引起自身的均聚而不利于接枝到PP自由基上,影響PP-g-MAH對PC/ABS共混體系的增容效果。
4、SMA增容體系
SMA是聚苯乙烯(PS)和馬來酸酐(MA)的接枝共聚物,SMA的苯乙烯分子基團(tuán)與ABS和PC中的苯環(huán)基團(tuán)結(jié)構(gòu)相似,同時MAH基團(tuán)與PC發(fā)生酯化反應(yīng),因此SMA使PC/ABS共混體系有較好的相容性。研究發(fā)現(xiàn)純PC/ABS共混體系的DSC圖具有2個放熱峰,說明PC和ABS相容性不好,添加SMA后只有1個放熱峰,表明SMA對PC/ABS共混體系產(chǎn)生了增容作用。
5、EVA-g-MAH增容體系
研究發(fā)現(xiàn)EVA-g-MAH的酸酐基團(tuán)與PC的端羥基發(fā)生酯化反應(yīng),原位產(chǎn)生增容作用,增強(qiáng)了合金相界面間的結(jié)合強(qiáng)度,改善了PC/ABS共混體系的相容性。由于EVA具有較好的柔韌性和較大的形變能力,EVA通過自身改變吸收和分散沖擊能量,使得合金的力學(xué)性能提高。
6、POE-G-MAH增容體系
POE-G-MAH用于PCABS、PC作為相容增韌劑是,接枝物上的馬來酸酐基團(tuán)與PC分子鏈的端基團(tuán)進(jìn)行酯化反應(yīng),從而提高體系的相容性。由于POE是彈性體,能夠分散和吸收外界的沖擊能量,使得共混物的韌性提高。
POE-G-MAH和PC的反應(yīng)原理
用于尼龍PA系列作為增韌劑時,接枝物上的馬來酸酐基團(tuán)能和尼龍PA的端氨基發(fā)生廣義的脫水反應(yīng),由于POE是彈性體,能夠分散和吸收外界的沖擊能量,使得共混物的韌性提高。

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