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【研发入门到精通】共混改性配方设计中的共性技术有哪些?

【研发入门到精通】共混改性配方设计中的共性技术有哪些? 链塑网
2023-01-06
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导读:塑料共混改性是一种获得合适性能塑料的简便技术。

塑料共混改性是一种获得合适性能塑料的简便技术,而且共混改性塑料种类繁多,经济性好。由于共混改性塑料种类繁多且简便,所以,很多人认为共混改性技术就那么回事,只要买到原材料,在平双挤出机中共混一下,造出粒子就可以了。


人们重视的是材料的具体性能、功能和性能表,至于共混改性的结构性因素,其代表了共混改性的共性技术,则较少有人述及。


本文根据廖家志老师的评述,为大家整理了塑料共混配方中存在的共性问题,首先要了解关于塑料助剂作用位置的模型,助剂分为:


大分子链上助剂,如热稳定剂,光稳定剂,交联剂,降解剂;

大分子链间助剂,增塑剂,成核剂,润滑剂。


这二者可以统称为大分子链相关助剂,国外也称为加工助剂;


相本体助剂,如增韧剂,填充剂,增强剂,阻燃剂;


界面助剂,如相容剂,偶联剂;


表面助剂,如抗静电剂,耐刮擦剂,防污剂,防雾滴剂等。


同样,这个模型也可以用于讨论共混改性的共性技术,因为这个模型是基于结构的。


  加工助剂

这类助剂显然关乎可加工性,或者准确讲,它关乎加工稳定性。所谓的加工稳定性,就是使加工能够持续地、一致地进行,从而获得所需材料的一种加工要求。


对于共混改性而言,加工稳定性,既涉及到配方,也涉及到具体的设备和工艺安排。按照化工上的三传一反基本理论,我们可以将加工稳定性分为动量稳定性,热量稳定性、传质稳定性和反应稳定性。


动量稳定性,就是机器的转速和喂料速度是稳定的,或者微观上讲,料流的速度和状态在轴向的确定位置,其运动状态是基本确定的,包括物料的输运、压缩、塑化、混炼、建压,都处于稳定状态。这方面的问题包括喂料堆积,冒料,出口膨胀,断条等影响动量传递的问题。


热量稳定性,就是单位产品质量的能耗是确定的,温度分布是稳定的,原材料的耐热性是稳定的。这方面的问题包括,热降解,热分解,热交联,凝胶,碳化等热稳定性问题。


传质稳定性,就是机筒内单位横截面上的质量流率要符合质量平衡法则,实现不堆积,不冒料,不漏料。对于具有化学反应的共混过程,要实现稳定的反应,并达到所需的反应程度,如生产熔喷料时,要保证过氧化物在机筒内的稳定和全部分解。


  相的形成

大量的助剂(聚合物、弹性体、填料、助剂)将在聚合物中形成相。这些相可以是岛状、双连续或互穿网络。相位大小也是一个重要的指标。


在岛状结构中,渗滤结构是一种非常重要的类型,如增韧、电导率和导热性都与此有关。双连续相结构是考虑和平衡各种性能的重要因素,如PC/ABS镀层和韧性考虑。相的大小和形状也很重要。例如,ABS中橡胶相的尺寸在300nm左右比较好。相尺寸过小导致韧性下降,相尺寸过大导致增韧效率不足。也有人提出,将1μm的大尺寸橡胶与100-200nm的小尺寸橡胶混合,可以获得更好的增韧效果,因为银条纹和剪切带可以同时作用。


保险杠材质PP/POE/滑石粉体系,在成型时,如果坡面朝向,增加与涂料的界面附着力。但是,过多的POE取向会导致保险杠脱落,因为当取向POE连接成一片时,与基体树脂PP粘结不好。



   相界面

决定相界面的热力学力是表面张力。当然,增容剂和偶联剂能否及时到达指定的界面,取决于材料的粘度和增容剂和偶联剂的扩散能力,这是一个动态问题。


移植物常被用作增容剂或偶联剂。PP -g-mah就是这样一种辅助剂,然而,块MAH-P-MAH这样的三块功能PP,用作相容剂,中间的PP块可以嵌入到PP结晶树脂的基体中,从而产生更稳定的界面。此时块PP的PP部分分子量必须达到5000以上,才能形成足够长的片晶,有效嵌入到PP的结晶中。


在长玻璃纤维增强PP中,PP- g -mah作为PP与长玻璃纤维之间的偶联剂,必须具有足够大的MFR,才能在高LFT制造过程中迅速渗透到长玻璃纤维中,从而产生离散玻璃纤维,因此其动力学扩散能力必须足够高。


在聚烯烃/有机小分子色母粒中,若要使有机小分子作为相稳定存在,无明显沉淀,增容剂不仅要与有机小分子添加剂具有一定的相容性(一般为极性),而且要呈现无定形状态,才能有效固定有机小分子添加剂。


     表面

事实上,表面类似于界面,因为所需的表面剂是有效和可持续地迁移到表面并靠近表面。驱动力当然是表面能,效果也取决于迁移能力(动力因素)。


例如,短期抗静电剂,就是利用一种表面活性剂,通过其表面能量和浓度扩散进行迁移,在垂直表面的通道内形成表面活性剂浓度梯度(表面浓度较小,最大浓度在中心),使其能够迁移到工件表面,给予表面抗静电。


接枝聚合物,如聚烯烃-g-mah,通常是为了提高表面的结合效果,但分子量过大的接枝只能提供平均的表面极性。如果在体系中加入一些分子量较小的接枝蜡,它可以在正常应力下迁移到表面。当然,接枝蜡的表面能也是一种迁移力。这使得表面的极性达到一个更高的水平。但是,过多的蜡会使树脂的粘结强度不足,所以要控制好配比。


当然,并不是所有的表面性能都是由表面添加剂驱动的,比如硫酸钡提亮PP,它无非是把硫酸钡暴露在表面起到反射作用,但要更好的高光泽度,还是需要有一定表面效果的提亮剂共同提亮。


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责任编辑:初阳
排版:初阳
内容来源:廖家志
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