四种相容剂的最新应用作简单的介绍:
相容剂分类
一.PC/ABS,PA/ ABS、PBT /ABS合金相容剂
ABS树脂已被广泛用于工程塑料合金,如PC/ABS,PA/ ABS、PBT /ABS 等,这些合金可以提高ABS特定材料缺陷。然而,结晶塑料如PA、PBT不与ABS相容。获得工业上有用的合金,最优反应型增容剂及其反应控制的选择是很重要的。
DENKA电气化学工业株式会社开发的IP相容剂能够很好的解决ABS和PA(或PBT)的相容缺陷。下面是IP的结构式:
IP的分子式
我们再来看看ABS的结构式:
ABS的分子式
由以上两种物质的结构式看出:ABS和IP结构式相似性较大;根据相似相容原则,IP和ABS、ASA、SAN相容性很好。
IP和PA、PC、PBT的反应机理
在官能团方面,IP具有酸酐基团,能够和PA的氨基(或PC、PBT的羟基)发生化学反应。通常情况下,该接枝共聚反应在挤出过程中进行。
案例分析:
以PA6为例:IP和PA6挤出反应得到IP接枝PA6共聚物。
不含马来酸酐相容剂/PA6=35/65(左)、IP相容剂(含马来酸酐)/PA6=35/65(右),来源:DENKA电气化学工业株式会社
由上图所示:含有马来酸酐的相容剂和PA6的分散效果比不含有马来酸酐的相容剂好很多。另外,IP耐热性能好(Tg=196℃),能够改善ABS、ASA的耐热性能。
二.PPO/PA合金相容剂
PPO具有其他工程塑料无法比拟的性能优势,主要有:耐溶剂、阻燃性能好、尺寸稳定、比重最轻、吸水最小、介电强度最高、高耐热等。但是,PPO的熔融流动性差,热塑加工困难。几乎不能单独进行挤出和注塑加工。市场上应用的PPO绝大部分都进行了改性,其中PPO/PA合金是PPO改性的主要方法之一。
PPO/PA合金综合了两者的优势,PPO/PA合金力学性能优异、比重轻、耐水解、高耐热、电性能优异、尺寸稳定、加工稳定。但是PPO和PA不相容!
PPO接枝马来酸酐反应增容的化学机理
PPO接枝马来酸酐可以给PPO和PA增容:酸酐基团和PA的酰胺基反应,所生成的大分子接枝物均匀的分散到两相界面上,起到反应增容的作用。
不同MAH-g-PPO含量对应合金的分散情况
如上表所示:1)MAH-g-PPO能够明显改善PPO/PA 合金的分散情况;2)当MAH-g-PPO的含量达到10%以上,继续添加MAH-g-PPO改善效果不明显。
三.PC/ABS合金
PC/ABS合金是市场上目前应用最多的塑料合金之一。在PC/ABS中加入色母,如果选用色母载体不良,产品易出现银丝、麻点等缺陷:
低粘度酸化的聚乙烯蜡色母载体易造成PC降解
高粘度ABS色母载体致色粉难分散
佳易容推出了一款色母载体:EMI-100 。EMI-100的分散机理为:EMI-100通过浸润、包覆作用分布在色粉的表面,减小色粉微粒之间的作用力;从而避免色粉的分布不均缺陷。
EMI-100浸润性、高流动性、相容性保证了PC/ABS色母优异的分散性和无迁移析出现象。
EMI-100的分散机理
表1:PE蜡、SAN、EMI-100的黑度L值
样品
PE蜡
(50%炭黑)
市售SAN
(30%炭黑)
EMI-100
(40%炭黑)
黑度L值
26.8
27.7
26.9
注:PE蜡、SAN、EMI-100载体炭黑母粒的添加量分别为1%、1.7%、1.3%
佳易容推出的40%炭黑浓度的EMI-100载体色母在相同0.5%炭黑浓度时的L值明显低于普通的SAN载体的色母,与PE蜡载体的相当。
从左至右分别是:EMI-100,POE(不含EBS),SAN,PE腊,POE(EBS)
上图可以看出:除了EMI-100,其他色母载体要不会有银丝,要不出现麻点。
四.基于相容化技术的有机改性硅氧烷
聚二甲基硅氧烷俗称硅酮,简称PDMS,是一种疏水类的有机硅物料。硅酮无色无味,广泛用作润滑油、防振油、绝缘油、消泡剂、脱模剂等。
PDMS分子式
由PDMS分子式看出:该物质由无机主链和有机侧链组成;没有极性的甲基官能团包覆在有极性的硅氧主链周围,这样使得PDMS分子间作用力很小。
氧硅键(左)和碳碳键(右)
与碳碳键相比,硅氧键的键长更大,键角更大,旋转能量更低;故硅氧键具有良好的流动性和较低的玻璃化温度。
表2:Si键和C键键能比较
Si Bond
Bond Energy (KJ/mol)
C Bond
Bond Energy (KJ/mol)
Si-O
451
C-C
345
Si-C
318
C-O
357
Si-H
318
C-H
418
PDMS主链Si-O键能量高,这使得它具有突出的耐热性能。
PDMS将有机侧链和无机主链结合起来,又具有以上优良的性能;故广泛应用于润滑油、防振油、绝缘油、消泡剂、脱模剂等。
然而,PDMS也有不足之处:和树脂相容性差,具体表现为在加工过程中PDMS分布不均,在应用过程中会有迁移、发粘和印刷不良等问题。
赢创开发了有机改性硅氧烷(OSM)TEGOMER®,分子结构示意图如下:
有机改性硅氧烷(OSM)分子结构示意图
PDSM主链保证了高的表面活性,有机侧链能够保证和高分子树脂有良好的相容性。其中有机侧链R包括:烷基、聚酯、丙烯酸酯、环氧树脂、羟烷基、氨基烷基。
有机改性硅氧烷(OSM)的锚固效应
有机链段可以达到以下效果:
1)OMS和聚合物的的连接确保强大的锚固效果;
2)可以避免迁移到零件和模具表面;
3)避免硅油聚集形成斑点,导致严重缺陷。
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