本体聚合—聚合物混合与反应.ppt

聚合物共混与反应 聚合物共混：概述 聚合物共混：相容性 聚合物共混：界面相互作用与增容 聚合物共混物的生产办法 聚合物熔融共混设备 单螺杆挤出内构件组合 双螺杆挤出组合1 双螺杆挤出组合2 双螺杆挤出组合3 TSE20积木式开启型同向双螺杆挤出机 TSE20内部螺杆构件示意图 TSE20局部螺杆构件示意图 双螺杆挤出机中的反应与混合实例 聚合物反应共混：原位聚合 原位聚合：PS/PA纳米合金 原位聚合：PS/PA纳米合金 原位聚合：PS/PA纳米合金 原位增容：PS/PA纳米合金 原位增容：PS/PA纳米合金 原位增容：PS/PA纳米合金 High Melt Strength PP- HMSPP (1) 1.2 HMSPP (2) 1.2 HMSPP (3) PP-g-MAH Reactive Blending of PA6 and PA6IcoT Imidization of SMA# (1) Imidization of SMA (2) 反应器中的聚合物反应 HIPS、ABS ABS：合成工艺 聚合物复合材料 聚合物复合材料 聚合物复合材料 聚合物复合材料 聚乳酸/SiO2纳米复合材料 目的：增强、增韧、提高耐热性、导电、磁性、降低成本 用途：结构材料、普通塑料 颗粒：SiO2、CaCO3、TiO2、硅灰石、玻璃微球、碳黑、 无机粒子：片状：层状硅酸盐、云母 （阻隔性) 针/管状：晶须、碳纳米管（增强） (长/短)纤维：玻璃纤维、C纤维、Kavler纤维、天然纤维(麻) 云母 短玻纤 中空玻璃微球 镁盐晶须 碳纳米管 C纤维 微米(0.1-100um) 纳米(1-100nm) 剑麻纤维 聚合物复合材料 (Polymer Composites) ---聚合物基体与无机粒子、纤维的复合材料 复合材料的性能与基材和填料各自的性能、填料的分散均匀性及其与基材之间的相互作用有关 填料选择：针状(纤维)、片状填料增强效果优于球形填料；小尺寸有利 分散问题：小尺寸填料(纳米粒子)由于比表面大、表面极性大、表面能高，而大多数单体、聚合物为非极性或弱极性，故填料难以均匀分散，极易团聚，反而使性能下降。 界面相互作用：合适的界面相互作用是提高性能的关键 关键技术：填料表面处理＋超声/球磨/剧烈搅拌 处理方法：物理包覆法、化学接枝法 物理包覆法：表面活性剂(分散剂)的一端通过范德华力物理吸附到粒子表面，形成包覆层，由于立体位阻效应，使其稳定分散，同时，另一端与聚合物基材有较强的相互作用 化学接枝法：无机粒子表面富含羟基，可通过偶联剂进行表面化学接枝。将偶联剂/分散剂化学键合到粒子表面，偶联剂/分散剂另一端基(NH2、SH、环氧基)与聚合物基材直接产生化学键合或(双键)能引发聚合反应，从而在粒子表面接枝上聚合物，增强粒子/基材间相互作用。 溶液共混： 把基体树脂溶于适当的溶剂中，然后加入纳米粒子，充分搅拌使粒子分散混合均匀，除去溶剂。 熔融共混：将树脂粒料先在混料设备中充分预混合，再加入挤出机中熔融挤出、造粒、成型。粒子必须表面处理！ 原位聚合法：无机粒子(处理或未处理)分散到单体中，然后在无机粒子存在下进行原位聚合，直接制得? 。对层状硅酸盐粒子，又称插层聚合法。 溶胶-凝胶法：将前驱物(如正硅酸乙酯)加入聚合物溶液，混合均匀后，前驱物发生水解、缩合反应，原位生成纳米粒子，除去溶剂，得到? 。即纳米粒子原位生成，同时实现共混。如以单体代替聚合物溶液，则同时完成纳米粒子的原位生成、原位聚合和共混。 优点：易分散均匀；缺点：材料易收缩，仅适用SiO2、TiO2的纳米复合材料 * 聚合物共混物/合金(Polymer blend/alloy)： 化学结构不同的聚合物的(物理)混合物 取长补短，均衡性能 增韧/增强/增塑改性：PVC/NBR(1942) 改善加工性：PPO/PS (1960)、LCP共混物 引入特殊性能：阻燃、珠光塑料、自润滑 降低成本：聚烯烃与PA、PC、PPO 相容体系：化学结构相似，均相 不相容体系：多相 单相连续：连续相(基体) ＋分散相(不规则颗粒、规则颗粒、层状） 两相连续 不相容体系，界面相互作用弱，分散相尺寸大，改性效果差； 提高相间相互作用和相容性，适当减小分散相尺寸，有利于提高力学性能 措施：添加相容剂； 相容剂：同时与共混的两相发生较强的相互作用，从而提高两相的相互作用，一般为接枝共聚物或嵌段共聚物 反应原位生成相容剂 (1) 熔融共混： 将两种聚合物加热到熔融状态，使它们在强剪切力作用下进行混合的方法，可在捏和机或螺杆挤出机中进行。最常用 (2)溶液浇铸