任務(wù)31pp聚丙烯pa聚酰胺共溷塑料配方制定

1、塑料配混技術(shù)Plastics Compounding Technology 改性粒料的制備1項(xiàng)目三：改性粒料的制備21. 學(xué)習(xí)目標(biāo)：最終能力目標(biāo)：完成共混、增強(qiáng)改等性塑料粒料的制備促成目標(biāo)：物料相容劑的選擇能力物料配方制定能力造粒設(shè)備選用及工藝參數(shù)設(shè)定能力造粒設(shè)備操作能力資料檢索和自學(xué)拓展能力3 2. 工作任務(wù)任務(wù)3-1: PP（聚丙烯）/PA（聚酰胺）共混塑料配方制定任務(wù)3-2: PP/PA共混造粒方案制定與實(shí)施任務(wù)3-3: PP/PA共混粒料配混質(zhì)量分析任務(wù)3-4: 拓展訓(xùn)練-1, 玻纖增強(qiáng)塑料任務(wù)3-5:拓展訓(xùn)練-2 ,PET包裝材料的回收利用43. 本次任務(wù)： 任務(wù)3-1：PP（聚丙烯

2、）/PA（聚酰胺）共混塑料配方制定擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)：相容劑的選擇能力配方制定能力團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力自主學(xué)習(xí)的能力 5PP,PA共混改性的目的？共混體系PP，PA原料的選擇依據(jù)？提高PP，PA相容性的方法？PP，PA常用相容劑的種類、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)？制備PA6/PP共混改性粒料，如何選擇樹脂、助劑？4. 知識(shí)要點(diǎn)65. 學(xué)習(xí)活動(dòng) 通過查閱相關(guān)資料完成相容劑的選擇和配方制定 學(xué)生分組討論解決引導(dǎo)課文中的相關(guān)問題76. 任務(wù)深化 PP，PA常用增容劑的制備方法87.拓展與提高改性物料的造粒阻燃PA/PP共混物配方的制定98.作業(yè)布置根據(jù)任務(wù)的學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)資料，撰寫總結(jié)報(bào)告。任務(wù)3-1完成10任務(wù)3-1

3、相關(guān)知識(shí)11 1. 共混改性的概念聚合物共混是指將兩種或兩種以上的聚合物材料以及助劑在一定工藝條件下進(jìn)行機(jī)械摻混，形成一種力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及其它性能得到改進(jìn)的均勻的聚合物體系，這種混合過程稱為聚合物的共混改性，所得到的新的聚合物體系稱為聚合物共混物。聚合物共混物(或共混改性)通常都是以一種聚合物為基體，摻混另一種或多種小組分的聚合物，以后者改性前者。當(dāng)前，聚合物共混改性已成為高分子材料科學(xué)及工程中最活躍的領(lǐng)域之一，已被廣泛用于塑料、橡膠工業(yè)中。聚合物共混物是一個(gè)多組分體系，在此多組分聚合物體系中，各組分始終以自身聚合物的形式存在。在顯微鏡下觀察可以發(fā)現(xiàn)其具有類似金屬合金的相結(jié)構(gòu)(即宏觀不分離，

4、微觀非均相結(jié)構(gòu))，故聚合物共混物通常又稱聚合物合金或高分子合金。正如金屬合金具有單一金屬無法比擬的優(yōu)異性能一樣，聚合物合金也同樣具有單一聚合物難以具備的優(yōu)異性能。聚合物共混體系類型有多種，常見的有塑料與塑料的共混、塑料與橡膠的共混、橡膠與橡膠的共混、橡膠與塑料的共混等四種類型。前兩種是塑性材料稱為塑料共混物，常被稱為高分子合金或塑料合金；后兩種是彈性材料，稱為橡膠共混物，在橡膠工業(yè)中多稱為并用膠 .12 2.聚合物共混改性的目的 綜合均衡各聚合物組分的性能以改善材料的綜合性能例如：將聚丙烯與聚乙烯共混，制得的共混物克服了聚丙烯沖擊強(qiáng)度低、耐應(yīng)力和開裂性能差的缺點(diǎn)，保持了聚丙烯較高的拉伸強(qiáng)度、抗

5、壓強(qiáng)度和聚乙烯的高沖擊強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。將量小的一聚合物作為另一聚合物的改性劑，以獲得顯著的改性效果例如：在硬質(zhì)聚氯乙烯中加入1020的丁腈橡膠或氯化聚乙烯或EVA等，可使硬質(zhì)聚氯乙烯的沖擊強(qiáng)度大幅度提高 改善聚合物的加工性能難熔融、難溶解的聚酰亞胺與少量的熔融流動(dòng)性良好的聚苯硫醚共混后即可很容易地實(shí)現(xiàn)注射成型 制備具有特殊性能的聚合物材料 降低成本133.相容性的概念相容性是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。相容性好，共混物穩(wěn)定；反之，兩種聚合物之間則可能發(fā)生相分離，性能較差。不同種類聚合物共混時(shí)可能出現(xiàn)三種形態(tài)：即完全相容、部分相容和不相容。完全相容，其共混物形成均相體系，具有

6、單一的Tg。部分相容的聚合物，其共混物為兩相體系，兩個(gè)Tg，且兩個(gè)Tg峰較每一種聚合物自身的Tg峰更為接近。圖4-1以Tg表征共混物相容性的示意圖 單一聚合物 - 共混物在聚合物共混體系中，最具應(yīng)用價(jià)值的體系是聚合物間“部分相容”的兩相體系。144. 提高共混物相容性的方法提高相容性的方法有：利用聚合物分子鏈中官能團(tuán)間的相互作用、改變分子鏈結(jié)構(gòu)、加入相容劑、形成互穿網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行交聯(lián)和改變共混工藝條件等共混的聚合物分子鏈上含有某種可相互作用的官能團(tuán)；高分子鏈的化學(xué)改性(氯化、磺化)。如氯化聚乙烯與PMMA有較好相容性；通過共聚的方法改變聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)4.1 對聚合物進(jìn)行化學(xué)改性 4.2 加入增容

7、劑增容劑是指在共混體的聚合物組分之間起到增加相容性和強(qiáng)化界面粘結(jié)作用的共聚物。增容劑可分為高分子增容劑和低分子增容劑。高分子增容劑又可分為非反應(yīng)型和反應(yīng)型兩種，而低分子增容劑則全部都是反應(yīng)型的。實(shí)踐證明，增容劑能卓有成效地解決共混體系中因熱力學(xué)不相容而導(dǎo)致宏觀相分離、兩相界面融合力差、應(yīng)力傳遞效率低、力學(xué)性能不好，甚至綜合性能低于單一組分聚合物的性能等問題。15非反應(yīng)型增容劑。非反應(yīng)型增容劑是指那些本身沒有反應(yīng)基團(tuán)，在聚合物共混過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的增容劑。它們多為兩種成分構(gòu)成的高分子聚合物。從結(jié)構(gòu)上看，大多數(shù)為嵌段共聚物或接枝共聚物，依靠自身對兩種聚合物共混物的親和力、粘結(jié)力，使原來相容性差

8、的兩種聚合物相容，形成具有良好界面作用的聚合物共混物。這類增容劑無副產(chǎn)物，效果好。非反應(yīng)型增容劑已開發(fā)出來四種類型，即AB型、AC型(ABC型)、CD型和其它型的增容劑。反應(yīng)型增容劑。 反應(yīng)型增容劑是指本身含有反應(yīng)基團(tuán)的增容劑，它在聚合物共混時(shí)能與其它聚合物含有的基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成化學(xué)鍵而使聚合物和增容劑之間產(chǎn)生較強(qiáng)的結(jié)合力而達(dá)到增容的效果。這類增容劑有馬來酸型、丙烯酸型、環(huán)氧改性型，此外還有低分子反應(yīng)型增容劑。16好的加工設(shè)備，合理的工藝條件，借助提高溫度和強(qiáng)剪切力的作用，增加相間接觸面，同樣可以改善聚合物之間的相容性，使之形成較好的共混體系。機(jī)械混合時(shí)，強(qiáng)烈的剪切力可以強(qiáng)迫兩種不相容或

9、相容性不好的聚合物的分子鏈纏繞在一起，通過擴(kuò)大相間的接觸而增加鏈段的擴(kuò)散程度，增加相容性。有時(shí)在強(qiáng)烈的剪切力和加熱的作用下，共混物的分子鏈發(fā)生部分?jǐn)嗔?，生成不同組分之間接枝或嵌段共聚物，該共聚物都是很好的增容劑，可增加組分之間的相容性。這就是所謂的機(jī)械力-化學(xué)作用。 4.3 改善共混加工工藝 4.4 在共混物組分間發(fā)生交聯(lián) 4.5 共溶劑法和IPN法兩種互不相溶的聚合物常可在共同溶劑中形成真溶液。將溶劑除去后，相界面非常大，以致很弱的聚合物聚合物相互作用就足以使形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)技術(shù)是改善共混物相容性的新方法。其原則是將兩種聚合物結(jié)合成穩(wěn)定的相互貫穿的網(wǎng)絡(luò)，從而提高其

10、相容性。171.化學(xué)結(jié)構(gòu)相似原則如PA6與PA66的分子鏈中都含有CONH，NH2，故有較好的相容性。2.極性相近原則共混體系中組分間的極性越接近，相容性越好。3.溶解度參數(shù)相近原則聚合物相容規(guī)律為120.5。但該原則僅適用于非極性組分體系。4.黏度相近原則組成共混體系的各聚合物組分的黏度越接近，越能混合均勻，且不易離析。5.表面張力相近原則兩界面表面張力接近，可使兩種聚合物共混時(shí)保持兩相間的浸潤和良好接觸。6.分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)原則兩種聚合物大分子具有相近的活動(dòng)性，則兩種大分子的鏈段就以相近的速度相互擴(kuò)散，形成模糊的界面層，界面層厚度越寬，共混物的性能越優(yōu)異。5. 共混體系聚合物的選擇原則18增

11、容劑的制備1.1 非反應(yīng)型增容劑的一般制法非反應(yīng)型增容劑主要是各種嵌段和接枝共聚物，它們可以專門合成，有時(shí)也可“就地”產(chǎn)生(在進(jìn)行聚合物共混時(shí)同時(shí)生成)?！熬偷亍碑a(chǎn)生嵌段和接枝共聚物在某些場合不是有意識(shí)進(jìn)行的，例如兩種聚合物在高溫熔融混煉過程中，由于強(qiáng)剪切、溫度等作用產(chǎn)生大分子自由基，進(jìn)而形成了含有兩聚合物鏈段的嵌段或接枝共聚物，其客觀上就起到了增容效果，因而是一種“就地”產(chǎn)生的增容劑。當(dāng)然，為了更有效地“就地”合成所需的增容劑，最好是有目的、有控制地進(jìn)行，這方面近年來已有了長足的進(jìn)步。主要的控制因素為過氧化物引發(fā)劑用量、混煉時(shí)剪切作用及溫度。過氧化物常用過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯。熔融混

12、煉設(shè)備已由開放式雙輥筒混煉機(jī)向雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)移。雙螺桿擠出機(jī)不僅有強(qiáng)化的剪切、混煉效果，而且便于控制穩(wěn)定的混煉條件。至于混煉溫度主要考慮聚合物組分的熔化溫度和分解溫度，還應(yīng)兼顧對“就地”產(chǎn)生增容劑結(jié)構(gòu)及數(shù)量的影響。6.增容劑的制備191.2 反應(yīng)型增容劑的一般制法反應(yīng)型增容劑也可分為預(yù)先專門制備和“就地”產(chǎn)生兩種方式得到，但其關(guān)鍵不在于方式，主要是如何在共混組分中引入預(yù)定的可反應(yīng)增容的官能團(tuán)。操作可在一般混煉設(shè)備(開放式混煉機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等)中完成，但最好采用先進(jìn)的排氣式反應(yīng)擠出機(jī)。主要的反應(yīng)型增容劑是羧化PE、羧化PP、羧化PS等，它們是為促進(jìn)非極性的聚烯烴(PE、PP、PS等)與極性的聚酰胺(PA)的相容而設(shè)計(jì)的。合成含羧基的反應(yīng)型增容劑則大多采用與丙烯酸類單體共聚的方法獲得，如將丙烯腈、丁二烯、丙烯酸進(jìn)行無規(guī)共聚，就得到含羧基的丁腈膠(羧化NBR)；又如將丙烯酸酯-丙烯酸無規(guī)共聚物(MMA)與甲基丙烯酸(MAA)的混合物放在反應(yīng)器中與丁苯彈性體接枝共聚也得到此種類型增容劑，它們都適用于作為PA共混體系增容