塑料改性的目的、手段及方法

塑料改性的目的、手段及方法第一章 概論塑料改性分類：物理改性和化學(xué)改性物理改性：填充改性、增加改性和共混改性化學(xué)改性：接枝共聚改性、嵌段共聚改性、輻射交聯(lián)改性等聚氯乙烯中，這種填料稱為惰性填料。增加改性：某些填料，如玻璃纖維，填充時(shí)對塑料的機(jī)械強(qiáng)度影響很2764兆帕提高到9800350增加改性。除玻璃纖維外，碳纖維、硼纖維、云母等填料都可明顯提高塑料的機(jī)械強(qiáng)度。共混改性：是指在原來塑料基體中，再通過各種混合方法〔如開放式煉塑機(jī)、擠出機(jī)等〕混進(jìn)另外一種或幾種塑料或彈性體，以此轉(zhuǎn)變塑料的性能。例如ABS〔丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物〔〔三者的特性，其微觀形態(tài)構(gòu)造類似于合金。中去。分為二嵌段、三嵌段、多嵌段共聚物。輻射交聯(lián)改性：*常用的塑料改性大多承受物理改性技術(shù)，即高分子共混：ABC〔或單螺桿、煉塑機(jī)中將兩種或兩種以上聚合物及其助劑通過機(jī)械摻混形成一種宏觀上均相、微觀上分相的材料。分散相的尺寸、兩相界面的相互作用。塑料改性應(yīng)留意的問題：其次章 塑料填充改性2.1填充改性塑料后成型加工技術(shù)中應(yīng)留意的幾個(gè)問題二、影響填充改性的因素*填料的外形：圓柱狀、片狀、粒狀、柱狀、纖維狀*填料的粒徑*填料的外表：外表的物理構(gòu)造；外表處理*填料的特別構(gòu)造三、填料改性的效果*機(jī)械力學(xué)性能*熱學(xué)性能*成型加工性能*其他性能四、填充改性的作用機(jī)理填料對塑料的補(bǔ)強(qiáng)作用和填料在塑料中的堆砌理論。*填料的補(bǔ)強(qiáng)作用:填料粒子分散在塑料體網(wǎng)絡(luò)中，形成一種多相復(fù)合材料，補(bǔ)強(qiáng)作用的大小取決于塑料本身的本體構(gòu)造(交聯(lián)網(wǎng)和纏結(jié)網(wǎng)構(gòu)造)、填充粒子用量、比外表積大小、外表活性、粒子大小及分*(分直接作用和間接作用，前者是指粒子和高分子鏈間直接發(fā)生作用，后者是指它們之間通過外表活性劑或偶聯(lián)劑發(fā)生作用)括粒子外表對高分子鏈的物理或化學(xué)的作用(招結(jié)晶聚合物)等。是惰性塑料的負(fù)補(bǔ)強(qiáng)。惰性填料(即非活性填料)來說，它與基體高分子鏈幾乎沒有作作用越強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)效果越明顯。五、填充改性塑料后成型加工技術(shù)中應(yīng)留意的幾個(gè)問題*填料和制品的水分是制品產(chǎn)生氣泡及銀紋的緣由*填料的外形對材料流淌性能影響較大直接注射成型時(shí)，必需留意以下幾個(gè)問題：*由于混煉不均勻造成填料凝集、分散不良*粘度上升引起的流淌性能下降；*由于纖維狀填料的斷裂造成制品強(qiáng)度下降；*由于填料的參加降低了收縮率，提高了制品的剛性，以致造成脫模不良；*由于取向而產(chǎn)生強(qiáng)度的方向性及其翹曲*焊接部位的強(qiáng)度降低等。第三章 塑料增加改性第一節(jié)概述塑料的增加改性是以纖維類材料或其他材料作為增加材料進(jìn)展PC、PPO、POM、PBT、ABS、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。纖維類材料及其制品有：玻璃纖維、纖維、金屬晶須等。其他非纖維材料如云母等。一、玻璃纖維增加塑料的特點(diǎn)：性模量、耐蠕變性能、減振性、破損安全性等。導(dǎo)率增大。所以尺寸穩(wěn)定性好。成型加工性能得到了改善，縮短了成型加工周期。其他性能如硬度得到提高，吸水性降低，流淌性能減小。材料的明顯缺點(diǎn)是：材料比重增加，制品外表平滑性降低；對設(shè)備也有腐蝕作用。破纖的制造破纖的化學(xué)組成SiO2Al2O3FeOCaOMgONa2OB2O3強(qiáng)度種類〔兆帕〕E電絕緣級(jí)54.315.2---17.34.76.68.03519S高強(qiáng)度級(jí)64.224.80.210.0110.270.270.014926C抗化學(xué)級(jí)65.04.0---14.23.08.06.03518成分拉伸*成分拉伸耐候性能、耐腐蝕性能、電絕緣性能等也較好。*3~25直徑越細(xì)，扭曲性越好。*玻纖的缺點(diǎn)是質(zhì)脆、易碎。三、影響玻纖增加塑料性能的因素*玻纖的組成及性質(zhì)*玻纖在增加塑料中的分散形式*玻纖的長度*玻纖的含量*基體樹脂的性能*樹脂與玻纖的黏結(jié)性*成型工藝及設(shè)備四、玻纖增加塑料在成型中應(yīng)留意的問題：承受單螺桿或雙螺桿擠出，制造成品時(shí)，多數(shù)承受注射成型法。成型時(shí)的主要問題是：*玻纖含量增大時(shí)，熔融粘度大，成型困難；*玻纖與樹脂混合混煉不勻時(shí)，影響制品性能；*制品具有方向性；*制品外表光澤度降低，加大設(shè)備磨損。*烯，單螺桿的壽命只有一年多。種類成型條件

因素背壓模道澆口

與沒有增加材料的塑料成型條件比照10℃~20℃快高高孔徑大些，橫斷面為圓形，精細(xì)加工孔徑大些，橫斷面為圖形，精細(xì)加工。取增強(qiáng)材料取向位置影響小的部位模具設(shè)計(jì)脫模斜度

大些盡量不選擇在制品的焊接部位，否則設(shè)置溢流量均勻些五、成型的條件對制品的物理性能的影響：度高，簡潔引起熱分解。樹脂。*注射壓力及注射速度和制品性能也有很大關(guān)系。品內(nèi)殘留應(yīng)力，而能改善制品的外表光澤。30％玻璃纖維增加PBT時(shí)：模具溫度20℃50℃70℃90℃光滑度15％33％38％40％*玻纖增加塑料在成型時(shí)假設(shè)處理不當(dāng)，制品簡潔翅曲和收縮，焊生翹曲。工程種類未添加30%工程種類未添加30%玻璃纖維非結(jié)晶型ABS6.0×10-31.0×10-3聚苯乙烯6.0×10-30.5×10-3PC7.0×10-31.0×10-3結(jié)晶型聚丙烯20.0×10-34.0×10-3615.0×10-33.5×10-36615.0×10-34.0×10-3PBT20.0×10-34.0×10-3*樹脂可防止制品的翹曲及收縮。為了削減由于取向而產(chǎn)生的翹曲，可承受填料〔云母、纖維〔玻纖〕復(fù)合改性的方法。防翹曲增加PP的性能：在復(fù)合材料制品的焊接處，強(qiáng)度顯著降低。滑石粉填充聚丙烯滑石粉含量020％40％焊接部位拉伸強(qiáng)度〔兆帕〕351812ABS纖維含量10％30％焊接處的強(qiáng)度〔兆帕〕4040非焊接處的強(qiáng)度〔兆帕〕90110提高焊接處的強(qiáng)度：提高輥筒溫度、注射壓力、注射速度、模具溫度，應(yīng)盡量在沒有負(fù)荷的部位進(jìn)展焊接。塑料共混改姓第一節(jié)概述也稱作塑樹合金。改善抗沖擊性能：〔HIP、ABS、抗沖聚氯乙烯等；*PE/PC、ABS/PC；*改善缺口敏感性： PVC、尼龍、PC中參加橡膠、PE、嵌段共聚物；*改善加工性能： 聚苯醚〔PPO〕/PS，PC/ABS；*產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)： 醛〔POM〕等參加PVC、CPE、聚苯醚〔PPO、聚苯硫醚〔PPS〕能提高耐燃性能。在PC聚甲基丙烯酸甲酯可使制品具有珍寶榮耀。*降低本錢、擴(kuò)大應(yīng)用范圍?！澈突瘜W(xué)混合法〔接技、交聯(lián)共聚。目前機(jī)械混合法是一般承受的方法，它是使用混合設(shè)備〔如雙輥性能的協(xié)同效應(yīng)。塑料共混的比例范圍依據(jù)需要而定。其次節(jié) 共混聚合物的構(gòu)造形態(tài)物兩種類型的構(gòu)造形態(tài)。(一) 摻混聚合物摻混的共混體系大致可分為三類。非晶態(tài)〔HIPPS〔BS〔連續(xù)相〔海相，橡膠組分為分散相〔島相，島相粒子內(nèi)還包藏有更小的聚苯乙烯粒子，兩相界面處有一過渡層。結(jié)晶—非結(jié)晶共混物形態(tài)大致可歸納為四種狀況：晶粒分散在非晶態(tài)介質(zhì)中。球晶分散在非易態(tài)介質(zhì)中。非晶態(tài)分散在球晶中。非晶態(tài)聚攏成較大的區(qū)域，分布在球晶中。3、4〕晶局部晶體生長速度不同而引起的。結(jié)晶—結(jié)晶共混物晶；非結(jié)晶局部可以是互溶的，也可以是不互溶的等?！捕撤稚⒂趯Ψ降慕橘|(zhì)中，或者兩種成分相互交替，連接成層狀，這些組織形式與兩種成分的組成比有很大關(guān)系?！踩彻不祗w系的組成*初始聚合物的粘度差異愈大，形成的分散相粒子就越大。PC/PE，隨PC分子量的增大，熔融粘度增如，PE分散相粒子變大。*聚合物用量比例不同，構(gòu)造形態(tài)也不同。如PC/PE，當(dāng)聚乙烯含量為5％時(shí)，聚乙烯分散相的粒子較小，散相粒子變大，分散性較差，共混材料的沖擊強(qiáng)度下降。當(dāng)聚乙烯含量到達(dá)20％時(shí)，引起相的變化，發(fā)生明顯的分層現(xiàn)象，巳無使用價(jià)值。*界面結(jié)合力共混時(shí)的工藝過程*共混方法不同，共混物的構(gòu)造形態(tài)也不同。3．其他添加劑對共混物有不同的影響。(四)共混聚合物構(gòu)造形態(tài)的測定方法直接觀看法：光學(xué)顯微鏡 1~10微米。電子顯微鏡 0.0~l微米的范圍。透射電子顯微鏡 透亮樣品，內(nèi)部構(gòu)造；掃描電子顯微鏡 不透亮樣品，樣品形貌。間接觀看法：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T，測兩種聚合物到達(dá)分子級(jí)分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相等否等等來推斷共混物的分子級(jí)混合程度，間接得到構(gòu)造形態(tài)方面的信息。Tg的測定方法：動(dòng)態(tài)力學(xué)法、介電松弛法、核磁共振法及示差掃描熱分析法等。第三節(jié)共混體系的相容性結(jié)合力，而結(jié)合力的大小又與聚合物之間的相容性有親熱關(guān)系。一、基團(tuán)間的相互作用于形成氫鍵導(dǎo)致成均相體系。胺鹽，帶有相反電荷的兩種聚合物電解質(zhì)可以形成結(jié)合物。電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的相容體系二、鏈構(gòu)造的轉(zhuǎn)變共聚引入的極性基團(tuán)〔SA如PPV聚砜等)。乙烯與丙烯酸的共聚物〔EVA〕和尼龍6。高分子鏈的化學(xué)改性CPE可以和很多聚甲基丙烯酸酯類形成相容體系。3．引入特別作用的基團(tuán)體系的相容性。三、相容劑的作用也叫增容劑、界面劑等*相容劑最好是兩種要共混聚合物的單體共聚而成的嵌段共聚聚合物界面之間。*相容劑的分子量應(yīng)與相應(yīng)的共混物分子量相匹配。一般選用二混物的機(jī)械強(qiáng)度很低，但在混合物中加進(jìn)5％的聚乙烯和聚丙烯的嵌段共聚物，作為相容劑，其強(qiáng)度可以大幅提高。四、形成互貫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造絡(luò)鏈相互貫穿，機(jī)械纏繞，可形成一種型塑料共混物。五、工藝條件的影響*溫度*機(jī)械混合中的剪切力會(huì)促進(jìn)相容性：在強(qiáng)剪切力作用下，高聚6和聚乙烯、聚酯和聚乙烯等。第四節(jié) 塑料-橡膠共混體系橡塑并用：提高塑料材料的抗沖擊強(qiáng)度。(一) 橡膠增韌機(jī)理量理論；屈服膨脹理論；裂紋理論；銀紋剪切帶理論。其中比較的進(jìn)展并能終止它，還能作為應(yīng)力集中中心。(二) 影響增韌效果的因素塑料相方面的因素*塑料相的化學(xué)構(gòu)造對共混材料的沖擊韌性的影響很大，如在HIPSABS，它的沖擊強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度比前者均有較大提高。*PS／乙苯橡膠的機(jī)械共混物中，PS增大時(shí)，材料的抗沖擊強(qiáng)度提高，但分子量太大時(shí)，成型加工困難。橡膠相方面的因素HIPS中要求橡膠粒徑為1~5微米；而ABS中橡膠粒子的粒徑為0.1~1微米。兩者不同的緣由在于：HIPS不能產(chǎn)生銀紋和剪切帶，只能靠橡膠粒子來中止裂縫，所以粒子大些可以更有效地終止裂縫；而ABS可產(chǎn)生剪切帶，橡膠粒子可小些。同時(shí)橡膠粒子大小應(yīng)盡量均勻。2〕橡膠粒子的密度：在肯定范圍內(nèi)，符合要求的橡膠粒子數(shù)目愈3〕橡膠粒子的構(gòu)造：橡膠的交聯(lián)度太大時(shí)，粒子不易變形，引發(fā)裂紋的效率降低，抗沖性能下降，玻璃化溫度提高。但交聯(lián)度太小時(shí)，粒子形態(tài)不穩(wěn)定，成型加工時(shí)易變形裂開，成型后的制不能太多，也不能太少。4〕橡膠的玻璃化溫度 夠低，共混物才會(huì)有較好的韌性，否則增韌效果差，如表19所示。相界面的影響用熱塑性彈性體等。工藝條件及設(shè)備剛性粒子增韌機(jī)理第五節(jié)共混塑料配方舉例聚氯乙烯共混塑料鍵，一般不適于作戶外制品，熱穩(wěn)定性稍差些。當(dāng)ABS占總重量的30％時(shí)，沖擊強(qiáng)度優(yōu)于ABS，加工時(shí)留意防止PVC的熱分解。一般用于電子儀表外殼、計(jì)算機(jī)零件等。10NBR共混，缺口634.62NBR中的丙烯氰具有極性，能與PVC很好相容，丙烯氰含量一般為26%左右可作汽車零件、鞋底等。聚碳酸酯共混塑料聚碳酸酯(PC)的缺點(diǎn)是由于應(yīng)力集中而造成制品開裂，影響強(qiáng)PC／AB5共混可以改善抗沖擊性能及低溫(—40℃)工性能。還可得到耐熱性為116℃的共混塑料，并能降低本錢，缺口沖擊強(qiáng)度為14.5干焦耳／米2，彎曲彈性模量為2450兆帕，拉伸強(qiáng)59.5兆幅，可作為耐熱和耐沖擊材料，廣泛用于汽車和電子工業(yè)等。PC／PE：沖擊強(qiáng)度提高4倍，耐沸水性優(yōu)異；耐熱、耐候性好；降低了粘度和熔融溫度，改善了加工條件，削減制品剩余應(yīng)力，提高PC／PE可制緯紗管，其中HDPE含量在5”7份，承受慢速注射5厘米／秒法成型，混煉工藝承受分步法，材料中HDPE呈球狀顆粒，直徑為6—10微米PC／PE制品和空氣造成。PET／PBT：PET結(jié)晶速度慢，PBT本錢高。它可承受機(jī)械共混240組分的比例而變化。該共混物可用來制