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聚合物材料的增黏改性技術(shù)

發(fā)布日期:2024-08-08 13:14:22 來(lái)源:免責聲明:所載內容來(lái)源于愛(ài)脈脈等互聯(lián)網(wǎng),微信公眾號等公開(kāi)渠道,我們對文中觀(guān)點(diǎn)持中立態(tài)度,本文僅供參考、交流。轉載的稿件版權歸原作者和機構所有,如有侵權,請聯(lián)系我們刪除。

一、引言

往往在擠出成型加工的時(shí)候,由于材料的黏度不夠高,成型產(chǎn)品會(huì )出現厚薄不均的情況,如果通過(guò)對模具進(jìn)行改善,也能達到解決問(wèn)題的目的,但是如果對材料進(jìn)行增黏改性,也是可以達到同樣目的。

聚合物黏度的提高通常意味著(zhù)相對分子質(zhì)量的增大,因此聚合物的增黏改性一方面會(huì )導致流動(dòng)性降低,另一方面還可改善產(chǎn)品的力學(xué)性能和耐熱性能等性能指標。

二、聚合物材料增黏改性的技術(shù)進(jìn)展 

近年來(lái),隨著(zhù)高分子化學(xué)、材料科學(xué)以及納米技術(shù)的快速發(fā)展,聚合物材料的增黏改性技術(shù)也取得了顯著(zhù)進(jìn)展。目前,增黏改性技術(shù)主要包括物理改性、化學(xué)改性和納米改性三種方法。

1. 物理改性 物理改性主要通過(guò)改變聚合物材料的物理狀態(tài)、結構或添加增黏劑等方式來(lái)提高其黏附性能。例如,通過(guò)調整聚合物的分子量、分子量分布、交聯(lián)度等參數,可以改善其黏附性能。此外,添加增黏劑如橡膠、樹(shù)脂等,也能有效提高聚合物材料的黏附力。

2. 化學(xué)改性 化學(xué)改性則是通過(guò)化學(xué)反應在聚合物分子鏈上引入新的官能團或改變其分子結構,從而改善其黏附性能。例如,通過(guò)接枝共聚、交聯(lián)反應等方法,可以在聚合物分子鏈上引入極性基團或交聯(lián)點(diǎn),提高其與基材的相互作用力,進(jìn)而增強黏附性能。

3. 納米改性 納米改性是一種新興的增黏改性技術(shù),通過(guò)在聚合物材料中添加納米粒子或納米復合材料,可以顯著(zhù)改善其黏附性能。納米粒子具有較大的比表面積和表面能,能夠與聚合物分子鏈形成強烈的相互作用,從而提高其黏附力。此外,納米粒子還能改善聚合物材料的力學(xué)性能、熱穩定性等性能。

三、聚合物材料增黏改性的方法

1、交聯(lián)劑

在聚合物中加適量的、合適的交聯(lián)劑,可以顯著(zhù)地提高其熔體黏度。例如在PA6中加入1% BMI(二苯甲烷雙馬來(lái)酰胺)時(shí),拉伸強度和熱變形溫度達到最大值,分別為80MPa和74℃。

在熱塑性樹(shù)脂中常用的交聯(lián)劑有過(guò)氧化物類(lèi),如過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、 過(guò)氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基過(guò)氧化物(DTBP)等,酰胺類(lèi)如二苯甲烷雙馬來(lái)酰胺(BMI)等。

2、擴鏈劑

對于含有羧基的聚合物如聚酯類(lèi)(PET、PBT、PBS、PC、PLA等)和聚酰胺類(lèi)(PA6、PA66、PA46 等)而言,可以通過(guò)加入擴鏈劑達到增黏目的。擴鏈劑為含羥基或氨基的低相對分子質(zhì)量多官能團化合物,常用的擴鏈劑有醇類(lèi)、胺類(lèi)、醚類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、異氰酸酯類(lèi)、酸酐類(lèi)和噁唑啉類(lèi)等,它們具有和羧基反應的雙或多官能團。

3、增黏物質(zhì)

某些低分子天然聚合物如松香類(lèi)樹(shù)脂、石油樹(shù)脂、松香酸甘油酯、氫化松香酸戊四醇酯、二烯聚合物、烷基酚醛樹(shù)脂、達馬樹(shù)脂和蟲(chóng)膠等都是良好的增黏物質(zhì)。有些低分子合成聚合物如聚苯乙烯、松香改性酚醛樹(shù)脂等也可以用做增黏物質(zhì)使用。PVC乳液也是良好的增稠劑,屬于非離子表面活性劑類(lèi)別,具體品種如單月桂酸酯聚氧乙烯化合物、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物等。聚合物增黏改性中一般常用的增黏劑品種有松香、改性松香(138或145)、C5石油樹(shù)脂、C9石油樹(shù)脂和萜烯樹(shù)脂等。

4、剪切增黏材料

剪切增黏材料是指在特定的剪切速率條件下隨剪切速率提高體系黏度急劇升高的一類(lèi)材料。這類(lèi)材料的黏度變化與正常的樹(shù)脂材料不同,正常樹(shù)脂希望剪切速率提高而黏度下降,以減少設備負荷。而這里樹(shù)脂剪切速率提高黏度也提高,這種剪切增黏效應,對正常樹(shù)脂加工中是要避免產(chǎn)生的,但在有些特殊場(chǎng)合又是需要的。

5、化學(xué)增粘技術(shù)

  1. 加入交聯(lián)劑:在聚合物中加入適量的交聯(lián)劑可以顯著(zhù)提高其熔體黏度。常用的交聯(lián)劑有過(guò)氧化物類(lèi)(如過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰、二叔丁基過(guò)氧化物等)和酰胺類(lèi)(如二苯甲烷雙馬來(lái)酰胺)。這些交聯(lián)劑可以引發(fā)聚合物分子鏈之間的交聯(lián)反應,從而增加分子量和黏度。

  2. 加入增黏物質(zhì):某些低分子天然聚合物如松香類(lèi)樹(shù)脂、石油樹(shù)脂、松香酸甘油酯等,以及合成聚合物如聚苯乙烯、松香改性酚醛樹(shù)脂等,都可以作為增黏物質(zhì)使用。這些物質(zhì)可以通過(guò)物理混合或化學(xué)反應提高聚合物的黏度。

  3. 加入擴鏈劑:對于含有羧基的聚合物(如聚酯、聚酰胺等),可以通過(guò)加入擴鏈劑來(lái)增加分子量和黏度。常用的擴鏈劑包括醇類(lèi)(如1,4-丁二醇、甘油等)、胺類(lèi)(如乙二胺、N,N二羥基二異丙基苯胺等)、醚類(lèi)(如氫醒-二(β-羥乙基)醚)、環(huán)氧類(lèi)、異氰酸酯類(lèi)、酸酐類(lèi)和噁唑啉類(lèi)等。

  4. 剪切增黏材料:在特定的剪切速率條件下,某些材料的黏度會(huì )隨著(zhù)剪切速率的提高而急劇增加。這類(lèi)材料包括粒子膠體(如PEG中加入納米二氧化硅等)和分子膠體(如含硼有機硅聚合物)。剪切增黏材料主要用于特殊場(chǎng)合,如人體防穿刺材料、石油增黏劑和阻尼材料。

  5. 液相增粘技術(shù):通過(guò)在聚酯熔融狀態(tài)下,通過(guò)特殊的工況提高聚酯熔體的粘度,一步直接生產(chǎn)出更高粘度的聚酯熔體。這種方法可以替代固相聚合(SSP)整個(gè)工廠(chǎng),大大減少投資和運行成本。液相增粘技術(shù)包括均化混合、去除低分子物質(zhì)和分子鏈增長(cháng)等步驟。

  6. 水溶性高分子的增粘作用:水溶性高分子材料具有多種物理功能,包括增粘性。這些高分子材料中的親水基團不僅使其具有水溶性,而且還具有化學(xué)反應功能,以及分散、絮凝、增粘、減阻、粘合、成膜、成膠、螯合等多種物理功能。增粘性是指水溶性高分子有使別的水溶液或水分散體的表觀(guān)粘度增大的作用。

通過(guò)這些方法,可以有效地提高聚合物的黏度,改善其加工性能和最終產(chǎn)品的性能



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