1、 塑料改性相关知识点 城市猎人1笔记日期：2015.12.06聚乙烯类聚乙烯(PE)是指由乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，其产量占合成树脂总量的 20%左右，是产量最大的通用树脂“聚乙烯为线型高分子聚合物，具有烷烃相似的结构，属于高分子长链脂肪烃;分子对称无极性，分子间作用力小，力学性能不高，熔点低，印刷性不好，影响了其应用范围，故国内外对 PE 的改性展开了大量研究：英国学者 R.GRaj 和 B.v.Kot 护 0采用了硬脂酸!矿物油以及马来酸配改性后的 PE 蜡对填料进行处理，然后与高密度聚乙烯(HDPE)混合制成复合材料，并研究了添加剂的种类和填料的含量对复合材料性能的影响“刘亚群等
2、人2.致力于高填充方面的研究，制备出了高达 80%滑石粉尸 E 共混体系，着重研究了该体系的流变性能“结果发现，由于滑石粉含量高达 80%，使得这种材料在自然环境下能溶解于土壤中，很好地解决了聚乙烯污染问题“舒中俊等人22对 PE 和纳米级粘土组成的复合材料的燃烧性能进行了研究，发现纳米级粘土含量为 5%时，表征火灾强度的热释放速度的峰值(PHRR)可降低 60%以上“同时，FPI 指数升高，热分解质量损失速率!CO 的产生率都有所下降“这些都表明纳米级粘上的加入，提高了 PE 的阻燃性能“陆桂娜等人23采用熔融共混制备了纳米级碳酸钙改性的 PE 防雾滴膜“通过比较，发现纳米碳酸钙比有机膨润土
3、和微米滑石粉的防雾滴效果要好“经改性的 PE 膜对红外线和紫外线的阻隔能力也有一定的提高“梁琦等24采用鳞片石墨 FG 和短纤维 cF 对高密度聚乙烯 HDPE 进行抗静电及增强改性研究“测试及分析了 HDPE 混合体系的电学性能和拉伸性能，结果表明，添加一定量的石墨能明显提高材料的抗静电性能，通过加入纤维可以改善体系的强度，同时短纤维有助于降低材料的体积电阻率“刘欣萍等人25采用经过表面处理的氧化钙填充到聚乙烯 (PE)中，制得 CaO 一 PE 薄膜，其力学性能达到国家标准“氧化钙填充量最高可达 30%“研究发现:添加 1%复合光敏剂的CaO 一 PE 薄膜在高压汞灯的照射下具有较好的光降
4、解性能，酸性条件下其质量失重率增大“聚丙烯类聚丙烯(PP)密度小，刚性和硬度高，原料来源广泛，易于加工成型，产品综合性能优良，用途非常广泛，己成为通用树脂中发展最快的品种之一，但其耐寒性差，低温易脆断，收缩率大，制品尺寸稳定性差影响了其进一步发展：Yu 等26和 Tj“ng 等27 分别研究了钦酸钾晶须的表面处理与添加量对其增强 PP 胜共混物的介电性能和力学性能的影响情况“结果发现，晶须的表面处理对材料的性能影响很大，适宜的偶联剂可以大幅度提高复合材料的湿态介电稳定性;复合材料的力学性能与介电稳定性，在晶须用量不超过 20phr 时，随晶须量的增加而增强，之后随晶须量的增加出现下降“ 微观分
5、析表明，晶须用量不超过 20Phr 时，体系中 PP 为连续相，PA 为分散相，晶须均匀地分散在分散相 PA 中，其主要是因为表面改性过的晶须与极性 PA 分子之间存在较强的相互作用“M“z“Rong 等28将纳米 caco3!5102 与有机单体苯乙烯!甲基丙烯酸甲脂等共混进行辐塑料改性相关知识点 城市猎人2射处理后跟聚丙烯熔融挤出制得纳米复合材料“研究发现复合材料的冲击强度! 屈服强度!断裂伸长率等力学性能有大幅度的提高“M“sumito 等29l 用微米级粒子以及纳米 5102，填充改性聚丙烯“填充结果显示:填充体系的拉伸强度!冲击强度与纯聚丙烯比较均强 ;并且纳米 5102 对聚丙烯冲
6、击性能的改善程度远大于微米级粒子马来西亚的 y.w.Leong 等人 1301 在研究中发现只用滑石粉或者碳酸钙填充的聚丙烯复合材料，跟用滑石粉与碳酸钙混合填充的聚丙烯复合材料比较，发现在热带气候条件下，后者比前者更能抵抗环境的侵蚀;同时发现经过表面处理的填充剂对性能的提高有很大的帮助;尽管单一填充的复合材料的机械性能要比混合填充的好，但经过自然风化实验后发现，混合填充复合材料在张力!弯曲强度 !延长和刚性突变等力学性能的保持力上都比单一填充的复合材料好“李春等3.研究了贝壳粉对聚丙烯(PP)的改性，考察了贝壳粉添加量及粒径对 PP 力学性能的影响“结果表明，当平均粒径为 3.4 林 m 时，
7、添加量的最佳值为 10%，与空白 PP 相比，拉伸强度提高了 2.81%，弯曲模量提高了 21.34%，冲击强度提高了 66.14%“弯曲模量和冲击强度的改进上，贝壳粉要优于普通碳酸钙和滑石粉。雷文等32采用钦酸酷偶联剂 NDz401 及硅烷偶联剂 KH550 处理纳米氧化铝，采用挤出工艺将纳米氧化铝与聚丙烯(PP)进行共混，研究纳米氧化铝加入量及偶联剂处理对纳米氧化铝填充 PP 力学性能的影响“研究发现:填充适当比例的纳米氧化铝可提高 PP 的拉伸强度!弯曲强度! 冲击强度! 拉伸模量值，但弯曲模量有所下降;偶联剂处理可改善纳米氧化铝填充 PP 的力学性能。聚苯乙烯类聚苯乙烯(PS）为通用塑
8、料的第三大品种，它具有透明! 成型性好!刚性好! 易染色!低吸湿性和价格低廉等优点，在包装!电子! 建筑!汽车家电! 仪表! 日用品和玩具等行业已得到广泛应用“但聚苯乙烯较脆，耐环境应力开裂及耐溶剂性能较差，热变形温度相对较低(70 一98e)，冲击强度也不高“因而在 PS 不显著损失模量的前提下增加其韧性一直是 PS 改性的重要课题。MKlein 等33与华南理工大学的夏新江等人34在研究中都发现，与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)相比，Ps/PB 侧白至粉有与 HIPs 相似的/香肠 0 微区相态结构，其机理都属于银纹增强机理“当 PBR 的体积在 4%一 5%时，其断裂伸长率高于 HIPS;P
9、S 用 B 侧白至粉弯曲产生许多银纹，而 HIPS 弯曲产生/ 互联银纹网 0，因而，PS/PB 侧白里粉体系不易变形!不易形成微小空洞“章文贡等3.通过原位本体聚合制备三异丁氧基混合稀土掺杂 PS，采用傅里叶变换红外光谱! 紫外可见分光光度计 !DMTA 等对其表征，发现改性 PS 中存在着稀土金属离子和苯环的配位作用，改性 PS 的玻璃化温度(Tg)随稀土含量增加而下降，但其抗冲性能显著提高“ 三异丁氧基混合稀土对 PS 的增韧改性作用明显“ 熊传溪!皮正杰等=36通过室温填充本体聚合制备了 Ps/A12o:复合材料“研究表明，半径小于 0.5 件 m 的超细 A12O:能增韧增强 PS
10、且基体层的临界增韧厚度为 0.1 林 m，而大于5 林 m 的 A12O:对 PS 无增韧增强作用“华东理工大学的翁盛光等人37将纳米碳酸钙困 an“一 cac03)颗粒先从水相中转移至醇相中，再通过甲基丙烯酸处理，在颗粒表面包覆了既具离子键又具聚合反应活性的表面层“ 在稍高于 100e 温度下，经该项处理后的固含量大于 80%的纳米 CaCO:滤饼能均匀分散于苯乙烯单体中，用原位本体聚合法制得纳米 CaCO3/PS(聚苯乙烯)原位复合材料“TEM 分塑料改性相关知识点 城市猎人3析表明，原位复合材料中纳米 CaC03 颗粒能均匀分散于基体中，粒径在 100nm 以内，并由此提出分散相呈集散形
11、貌的结构模型“纳米 CaCO:能对复合材料基体起到较好的增韧作用，含 7%一 8%纳米 CaCO:的原位复合材料的冲击强度比纯 PS 提高了 158%“ABS 类苯乙烯一丙烯睛一丁二烯三元共聚树脂(ABS)不仅具有良好的刚性! 硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，是一个综合力学性能十分优良的塑料品种“此外，ABS 树脂还具有经济性! 轻便性!长期使用稳定等特点“因而，ABS 树脂被广泛地应用于机械!电气!纺织等行业：在国外，日本的 Kurauchi 和 ohtalss在研究 Pc/ABS 和 Pc/As 共混体系的力学性能，特别是共混物的能量吸收时，首次提出了非弹性体(刚性)增韧理论“c.y
12、 气 rang 等田在研究 ABs/cac03 复合体系的熔融流动性性中发现:ABs，动性跟碳酸钙的粒径!填充率有很大关系，碳酸钙的粒径越小，其对流动性的影响跟温度的关系就越大;碳酸钙经过表面处理的复合体系流动性好 “穆秀玲40等研究发现滨/ 锑阻燃剂对 ABs 具有良好的阻燃作用，含溟量高的阻燃剂比含溟量低的阻燃效果好，对体系的冲击强度影响较小“ 在含有溟/锑的阻燃 ABS 树脂体系内加入适量氢氧化镁，可提高体系冲击强度，且具有消烟效果“加入 CPE 对体系增韧改性，可保证阻燃体系具有良好加工性能“ABS 树脂中加入 8%一 12%的滇/锑阻燃剂，0.5%0.8%氢氧化镁及 7%CPE 可得
13、到阻燃性能优良的阻燃树脂，树脂氧指数可达到 31.2%“杨欣华4.等研究发现，经硅烷偶联剂表面预处理的纳米 Mg(oH):在 ABs 基体中达到纳米级分散，纳米 Mg(0H):的加入在提高 ABS 氧指数的同时，明显降低了 ABS 燃烧产生日勺烟雾，且复合材料的流动性较好“此外，通过 ABs 树脂与 Pvc!PP 等的共混改性42 一441，提高 ABs 的冲击强度!耐热性!耐化学腐蚀性，赋予沮燃性和抗静电性以及降低成本等优点，己经成为 ABS 合金研究领域的重要分支。聚氯乙烯类PVC 是产量仅次于 PE 的通用热塑性塑料，PvC 制品具有阻燃性!强度高! 耐腐蚀性和电绝缘性好! 易加工等优点
14、，被广泛应用于国民经济的各个领域，但其组成结构上的缺陷也限制了它的进一步发展，主要表现在:热稳定性不好!抗冲击强度低和耐寒性不佳等“为此，国内外大规模的展开了对 PVC 增韧! 增强!提高耐热性的改性研究：在国外，美国 RcA 实验室的 JordanRoyNelson 等人45在研究中发现:炭黑填充 PvC，不仅能使 PVC 的导电性能提高，而且能提高 PVC 成型时的热稳定性“Pepmicek 等人46 味叮用乳液改性法将增塑剂包裹在白土表面，使得白土表面由憎油性转为亲油性，进而与 PVC 进行复合得到复合材料;然后通过 X 射线衍射!热重分析等方法对白土/PVC 复合材料的结构和性能进行了
15、研究“他们发现，改性温度和搅拌速度对改性效果影响最大，且改性白土/PVC 材料性能比未改性白土/PVC 材料性能好。巴西里约热内卢联合化工大学的 BaltazarM.A.Pedr“等人47利用相同的方法分别对滑石粉和碳酸钙进行处理，然后填充到 PVC 当中制成复合材料，最后利用差示扫描量热法塑料改性相关知识点 城市猎人4(DSC)等手段对热学和力学性能进行了研究“结果表明，当填充量从 10 份增加 40 份时，PVC/滑石粉复合材料的玻璃转化温度随填充量的增加而少量下降; 而在相同的填充范围内，PVC/碳酸钙复合材料却没有这样的现象; 在室温条件下，PVC/滑石粉复合材料的杨氏模量和拉伸断裂伸
16、长率比 PVC/碳酸钙复合材料稍微高一些; 而且利用滑石粉填充 PVC，能提高复合材料的抗弯模量和尺寸稳定性。纽约州立大学的 FenglinYallg 等人48对 PVC 复合材料的耐磨性进行了研究“结果表明，碳化硅(SIC)和氧化铝(A12O3)能大幅度的提高 PVC 的耐磨性;硅和硅灰石对 PVC 耐磨性也有一定程度的提高作用;烟道灰和 B4C 在填充量超过 10%时，PVC 复合材料的耐磨性才能得到提高;而 PVC 最常用的填料碳酸钙对 PVC 的耐磨性能的提高没有明显作用 “护几 merKaraylldirim 等人49用热重分析法和质谱法研究了红泥!碳酸钙及白云石等填料对 PVC 热
17、降解的影响，研究表明:碳酸钙的加入，能提高 PVC 的热降解温度，同时也能降低其质量亏损率;红泥会使 PVC 的降解速度加快，但却能捕捉 HCI 气体，减缓 PVC 的第二步降解速度，从而使苯!焦油和其他芳香烃在更高的温度才能生成。在国内，华中科技大学的刘青喜等人50采用氯乙烯单体直接插层到蒙脱土中进行原位插层聚合，制备纳米复合材料，并用小角 X 射线衍射(XRD)!扫描电子显微镜(SEM)和电子探针技术对复合材料进行了结构表征“实验结果表明:采用原位插层聚合法制得的 PVC/蒙脱土(MMT)复合材料为剥离型纳米复合材料湖北工学院的胡圣飞5- 将经过表面处理的纳米 cacO3 粒子直接加入到熔
18、融树脂中进行共混，制备了纳米 CaCO3 改性 PVC 的复合材料“ 研究表明，用 30nm 的碳酸钙粒子填充PVC 时，当用量为 10%时，缺口冲击强度!拉伸强度分别为纯 PVC 的 313%和 123%“张立峰等人52采用原位悬浮聚合法制备了 Pvc 纳米塑料 “他们将纳米无机填料均匀地分散于氯乙烯单体中，使活性纳米填料粉体表面与氯乙烯等发生化学反应或物理吸附，达到表面吸附的目的“纳米无机填料在氯乙烯中原位聚合制备增韧! 增强 PVC，可以解决传统的共混方法易使纳米材料自身团聚的难题，充分保证了纳米填料的均匀分散，节省了设备投资，并消除了因混料而产生的粉尘污染，改善了工作环境“汪忠清等人哪
19、 研究了一种经JL 一 G 改性剂改性的碳酸钙在聚氯乙烯中的应用情况 “结果表明，该改性碳酸钙与普通碳酸钙相比，颗粒以原生粒子状态均匀分布，不团聚，其中部分以纳米粒子状态存在，因此填充于聚氯乙烯(PVC)硬质!软质制品中，不仅能改善体系的加工性能，且赋予制品较好的物理机械性能，达到增韧补强的效果。重庆大学的张云怀54J 采用钦酸酷偶联剂活化粉煤灰微珠，研究了活化微珠填充 PvC板材的加工性能“ 结果表明，填充体系加工性能优良，且流变性! 力学性能和耐腐蚀性优于CaCO3 填充的 Pvc 材料尚文宇等 155研究了 Pvc/文石晶须复合材料的性能，结果表明，文石晶须的加入使复合材料的流变转矩降低
20、，可大大改善复合材料的加工性能; 并且晶须的加入使复合材料的拉伸强度和冲击强度均有明显提高，当用适当的偶联剂对其处理后，其改性效果更明显。热塑性塑料增韧改性通常是通过树脂与增韧改性剂的共混来达到的，所用的改性剂一般是具有较低玻璃化转化温度!与树脂混合后能形成微相分离结构的橡胶类聚合物，如乙丙橡胶(EPDM)561!丁睛橡胶困 BR)阵 7!乙烯一醋酸乙烯酷共聚物(EvA)58!氯化聚乙烯(ePE)59!丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABs)60 一 6-!丁苯橡胶(SBR)62!核一壳结构型丙烯酸酷共聚物(AcR)63 一 64等“弹性体增韧塑料机理的研究最早是从脆性基质与橡胶分散相所组成的物
21、理模型出发的，因此，塑料的增韧理论大都是关于橡胶分散相如何增韧塑料的“弹性体增韧塑料理论的发展主要经历了微裂纹理论，多重银纹理论和剪切屈服理论等阶段，塑料改性相关知识点 城市猎人5目前普遍为人们所接受的是银纹剪切一屈服理论和网络增韧机理。有机刚性粒子恨“F)增强增韧体系：用有机刚性粒子增韧塑料技术,不但可以使 PVC 的韧性有所提高,同时也可以使其强度!模量! 热变形温度!加工流动性能等得到改善,显示了增韧增强的复合效应“目前 ,有机刚性粒子增韧己引起了人们的高度重视,其研究逐渐深入,取得了许多实质性的进展“其增韧理论主要有两种 ,即适用于相容性较好体系的/冷拉机理 0 和适用于相容性不佳体系的/空穴增韧机理 0“热塑性树脂增韧改性中常用的 ROF 有 PM 入IA!MMA/S(甲基丙烯酸甲酷/苯乙烯共聚物)，sAN(苯乙烯一丙烯睛共聚物)等。日期：
