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1、第第7 7章章 聚合物共混的应用聚合物共混的应用介绍聚合物共混改性在塑料和橡胶中的应用。介绍聚合物共混改性在塑料和橡胶中的应用。在塑料中的应用包括通用塑料、工程塑料以在塑料中的应用包括通用塑料、工程塑料以及特种工程塑料的共混改性；在橡胶中的应及特种工程塑料的共混改性；在橡胶中的应用包括通用橡胶、特种橡胶的共混改性以及用包括通用橡胶、特种橡胶的共混改性以及共混型热塑性弹性体。共混型热塑性弹性体。7.1 聚合物共混应用体系的选取聚合物共混应用体系的选取 分为以塑料为主体的共混物和以橡胶为主体的分为以塑料为主体的共混物和以橡胶为主体的共混物两大类。共混物两大类。塑料的共混，按性能与用途分为通用塑料和
2、工塑料的共混，按性能与用途分为通用塑料和工程塑料共混体系两类。程塑料共混体系两类。塑料合金塑料合金的概念是由高分子合金引申出的。的概念是由高分子合金引申出的。高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多高分子合金是指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚相体系，包括聚合物共混物和嵌段、接枝共聚物。而且，高分子合金材料通常应具有较高的物。而且，高分子合金材料通常应具有较高的力学性能，可用作工程塑料。力学性能，可用作工程塑料。以橡胶为主体的共混体系，包括以橡胶为主以橡胶为主体的共混体系，包括以橡胶为主体的橡塑共混体系和橡胶与橡胶的共混系。体的橡塑共混体系和橡胶与橡胶的共混系
3、。7.1.1 相容性因素相容性因素 两相之间良好的相容性，是两相体系共两相之间良好的相容性，是两相体系共混产物具有良好性能混产物具有良好性能(特别是力学性能特别是力学性能)的前的前提。提。相容性还影响共混过程的难易，相容相容性还影响共混过程的难易，相容性好的两相体系，共混过程中分散相较易性好的两相体系，共混过程中分散相较易分散。因此，分散。因此，一般应首选相容性较好的聚一般应首选相容性较好的聚合物体系进行共混。合物体系进行共混。例如例如PVC共混体系，共混体系，选用选用NBR、CPE、EVA等相容性较好的聚等相容性较好的聚合物。在相容性得不到满足时，则考虑采合物。在相容性得不到满足时，则考虑采
4、取措施改进相容性，如取措施改进相容性，如添加相容剂添加相容剂。7.1.2 结晶性因素结晶性因素结晶结晶性塑料通常具有较性塑料通常具有较高的刚性和硬度高的刚性和硬度，较，较好的好的耐化学药品性和耐磨性耐化学药品性和耐磨性，加工，加工流动性流动性也也相对较相对较好好。结晶性塑料的缺点是较。结晶性塑料的缺点是较脆脆，且制，且制品的成型品的成型收缩率高收缩率高。非结晶非结晶性工程塑料则具性工程塑料则具有有尺寸稳定性好尺寸稳定性好而加工而加工流动性较差流动性较差的特点。的特点。由于由于通用塑料通用塑料比工程塑料具有较比工程塑料具有较好好的加工的加工流动性流动性，所以，不仅结晶性通用塑料可以用，所以，不仅
5、结晶性通用塑料可以用于改善非结晶性工程塑料的加工流动性于改善非结晶性工程塑料的加工流动性(如如PCPO体系体系)，非结晶性通用塑料也可以起，非结晶性通用塑料也可以起改善加工流动性的作用改善加工流动性的作用(如如PPOPS、PCABS体系体系)。7.1.3 性能的改善或引入新性能性能的改善或引入新性能主要是考虑共混组成之间的性能互补，或主要是考虑共混组成之间的性能互补，或改善聚合物的某一方面性能，或者引入某改善聚合物的某一方面性能，或者引入某种特殊的性能。种特殊的性能。7.1.4价格因素价格因素 通过通过价贵价贵的聚合物与的聚合物与廉价廉价的聚合物品种共的聚合物品种共混，在混，在性能影响不大的前
6、提下，使成本下性能影响不大的前提下，使成本下降降。价格因素在市场。价格因素在市场竞争竞争的环境下，显得的环境下，显得尤为重要。尤为重要。无机填充剂无机填充剂,如用如用CaCO3 7.2 通用塑料的共混改性通用塑料的共混改性通用塑料包括通用塑料包括PVC、PP、PE、PS等品种。等品种。7.2.1 聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)的共混改性的共混改性 PVC是一种用途广泛的通用塑料，其产量仅次于聚乙是一种用途广泛的通用塑料，其产量仅次于聚乙烯而烯而居于第二位居于第二位,分为分为“硬制品硬制品”与与“软制品软制品”。硬质硬质PVC，是不添加增塑剂或只添加很少量的增塑剂。，是不添加增塑剂或只添加很少量的增
7、塑剂。软质软质PVC是指加入适量增塑剂，使制品具有一定柔软是指加入适量增塑剂，使制品具有一定柔软性的性的PVC材料。材料。PVC的传统增塑剂为小分子液体增塑的传统增塑剂为小分子液体增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯剂，如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。液体增塑剂具有良。液体增塑剂具有良好的增塑性能，但却易于挥发损失，使好的增塑性能，但却易于挥发损失，使PVC软制品的软制品的耐久性降低。采用高分子弹性体取代部分或全部液体耐久性降低。采用高分子弹性体取代部分或全部液体增塑剂，与增塑剂，与PVC进行共混，可大大提高进行共混，可大大提高PVC软制品的软制品的耐久性。耐久性。7.2.1.1 PVC/CPE共共混体系
8、混体系 (1)用于用于PVC硬质品硬质品 在在PVC硬制品中添硬制品中添加加CPE，主要是起，主要是起增韧改性的作用。增韧改性的作用。在在PVC/CPE共混体共混体系中，体系的组成、系中，体系的组成、共混温度、共混方共混温度、共混方式、混炼时间等因式、混炼时间等因素都会影响增韧效素都会影响增韧效果。果。(2)在在PVC软制品中的应用软制品中的应用 在软质在软质PVC/CPE共混材料中，随共混材料中，随CPE用量的增大，用量的增大，一般会导致拉伸强度略有下降，而耐老化性能则明一般会导致拉伸强度略有下降，而耐老化性能则明显提高。显提高。(3)作为相容剂的应用作为相容剂的应用由于由于PE在氯化时，反
9、应主要发生在非晶区，所以在氯化时，反应主要发生在非晶区，所以CPE是由含氯较高的链段与含氯较低的链段组成的。是由含氯较高的链段与含氯较低的链段组成的。其中，其中，含氯较高的链段与含氯较高的链段与PVC的相容性较好的相容性较好；含氯含氯较低的链段则与聚烯烃等非极性聚合物相容性较好。较低的链段则与聚烯烃等非极性聚合物相容性较好。CPE的这一特性，使它不仅可以单独与的这一特性，使它不仅可以单独与PVC共混，共混，而目可以与而目可以与PVC及其它聚合物构成三元共混体系，及其它聚合物构成三元共混体系，譬如譬如PVC/CPE/PE体系。在此体系中，体系。在此体系中，CPE可在可在PVC与与PE之间起相容剂
10、的作用。之间起相容剂的作用。PVC与与PE是不相容是不相容体系，加入体系，加入CPE后，可使相容性得到改善。后，可使相容性得到改善。7.2.1.2 PVC/MBS共混体系共混体系 为改善共混体系的透光性，通常有两种可供为改善共混体系的透光性，通常有两种可供选择的途径，其一是使共混物的组成之间具选择的途径，其一是使共混物的组成之间具有相近的折射率，其二是使分散粒子的粒径有相近的折射率，其二是使分散粒子的粒径小于可见光波长。在小于可见光波长。在PVC/MBS共混体系中，共混体系中，则同时利用了上述两种途径。其中，则同时利用了上述两种途径。其中，MBS簇状结构中的塑料支链与簇状结构中的塑料支链与PV
11、C有相近的折射有相近的折射率，而微小的橡胶球的粒径则小于可见光波率，而微小的橡胶球的粒径则小于可见光波长。因此，长。因此，PVC/MBS共混体系可具有良好共混体系可具有良好的透光性，透光率可达的透光性，透光率可达80以上。以上。7.2.1.3 PVC/NBR共混体系共混体系 丁腈橡胶产品有块状和粉末状的丁腈橡胶产品有块状和粉末状的,粉末丁腈粉末丁腈橡胶最早由美国橡胶最早由美国Goodyear公司研制生产公司研制生产。NBR可用于软质可用于软质PVC的共混改性，也可用的共混改性，也可用于硬质于硬质PVC的共混改性。市场上的丁腈橡胶的共混改性。市场上的丁腈橡胶产品有块状和粉末状的。其中，粉末丁腈橡
12、产品有块状和粉末状的。其中，粉末丁腈橡胶因易于与胶因易于与PVC混合，易于采用挤出、注射混合，易于采用挤出、注射等成型方式，所以在等成型方式，所以在PVC/NBR共混共混体系中获得广泛应用。体系中获得广泛应用。PVC/NBR是第一个工业生产的共混物是第一个工业生产的共混物,1942年投产年投产。7.2.1.4 PVC/ACR共混体系共混体系 7.2.1.5 PVC/EVA共混体系共混体系7.2.1.6 PVCABS共混体系共混体系7.2.1.7 PVCTPU共混体系共混体系 氧指数（氧指数（OIOI）是指在规定的条件下，试样在氧氮混合气流是指在规定的条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧（
13、即进行有焰燃烧）所需的最低氧气浓中，维持平稳燃烧（即进行有焰燃烧）所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数的数值来表示。度，以氧所占的体积百分数的数值来表示。氧指数的测试方法，就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直氧指数的测试方法，就是把一定尺寸的试样用试样夹垂直夹持于透明燃烧筒内，其中有按一定比例混合的向上流动夹持于透明燃烧筒内，其中有按一定比例混合的向上流动的氧氮气流。点着试样的上端，观察随后的燃烧现象，记的氧氮气流。点着试样的上端，观察随后的燃烧现象，记录持续燃烧时间或燃烧过的距离，试样的燃烧时间超过或录持续燃烧时间或燃烧过的距离，试样的燃烧时间超过或火焰前沿超过标线时，就降低氧浓度，试样的燃
14、烧时间不火焰前沿超过标线时，就降低氧浓度，试样的燃烧时间不足或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此反复操作，足或火焰前沿不到标线时，就增加氧浓度，如此反复操作，从上下两侧逐渐接近规定值，至两者的浓度差小于规定值。从上下两侧逐渐接近规定值，至两者的浓度差小于规定值。7.2.1.8 不同品种不同品种PVC的共混的共混(1)高聚合度高聚合度PVC与普通与普通PVC共混共混(2)悬浮法悬浮法PVC与与PVC糊树脂共混糊树脂共混 7.2.2 聚丙烯聚丙烯(PP)的共混改性的共混改性7.2.2.1 PP/弹性体共混体系弹性体共混体系 与弹性体共混与弹性体共混是是PP增韧改性的主要方法。增韧改性的主要方法
15、。PP/弹性体共混弹性体共混体系是弹性体增韧塑料的代表性体系，其研体系是弹性体增韧塑料的代表性体系，其研究已有数十年的历史，早已实现了工业化。究已有数十年的历史，早已实现了工业化。常用于常用于PP共混的弹性体有三元乙丙橡胶共混的弹性体有三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶、乙丙橡胶(EPR)、乙烯、乙烯-1-辛烯共辛烯共聚物聚物(POE)、SBS、SBR等。小等。小大大小小(7)弹性体对弹性体对PP的增韧机理的增韧机理 弹性体作为分散相分散在弹性体作为分散相分散在PP基体中，有引基体中，有引发银纹和剪切带的作用。均聚发银纹和剪切带的作用。均聚PP自身抗冲自身抗冲击强度很低，为脆性基体，增韧机理应
16、以引击强度很低，为脆性基体，增韧机理应以引发银纹为主；共聚发银纹为主；共聚PP自身抗冲击强度较高，自身抗冲击强度较高，为韧性基体，增韧机理应以引发剪切带为主。为韧性基体，增韧机理应以引发剪切带为主。此外，此外，PP为结晶聚合物，且易于生成大的为结晶聚合物，且易于生成大的球晶，这是球晶，这是PP脆性的主要原因。弹性体分脆性的主要原因。弹性体分散相粒子可以抑制散相粒子可以抑制PP的结晶，使其形成的结晶，使其形成微晶，这也是弹性体使微晶，这也是弹性体使PP增韧的重要机理。增韧的重要机理。弹性体改性的共混物的结晶晶粒明显细化。弹性体改性的共混物的结晶晶粒明显细化。7.2.3 聚乙烯聚乙烯(PE)的共混改性的共混改性 聚乙烯聚乙烯(PE)是产量最高的塑料品种。是产量最高的塑料品种。PE有多有多种品种，包括高压聚乙烯，又称低密度聚乙种品种，包括高压聚乙烯，又称低密度聚乙烯烯(LDPE)，以及低压聚乙烯，又称高密度，以及低压聚乙烯，又称高密度聚乙烯聚乙烯(HDPE)。此外，还有线形低密度聚。此外，还有线形低密度聚乙烯乙烯(LLDPE)，是乙烯与，是乙烯与-烯烃的共聚物。烯烃的共聚物。还有一类超高分子
