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干货 | 塑料增黏改性解析

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5022020-10-08 收藏

在挤出和滚塑成型加工的时候,由于材料的黏度不够高,往往容易使得成型产品会出现厚薄不均的情况。


当然,有时候通过对模具进行改善,也能达到解决问题的目的,但是,对材料进行增黏改性,更能从根源上解决问题所在。

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聚合物黏度的提高往往伴随着相对分子质量的增大,因此聚合物的增黏改性除降低流动性外,还可改善产品的力学性能和耐热性能等性能指标,下面塑联小编我给大家简单介绍几种增黏改性的方法。


1、加入增黏物质 

某些低分子天然聚合物如松香类树脂、石油树脂、松香酸甘油酯、氢化松香酸戊四醇酯、二烯聚合物、烷基酚醛树脂、达马树脂和虫胶等都是良好的增黏物质。有些低分子合成聚合物如聚苯乙烯、松香改性酚醛树脂等也可以用做增黏物质使用。


PVC乳液也是良好的增稠剂,属于非离子表面活性剂类别,具体品种如单月桂酸酯聚氧乙烯化合物、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物等。聚合物增黏改性中一般常用的增黏剂品种有松香、改性松香(138或145)、C5石油树脂、C9石油树脂和萜烯树脂等。


2、加入交联剂 

在聚合物中加入适量的、合适的交联剂,可以显著地提高其熔体黏度。尤其是在热固性树脂和PS树脂的加工配方设计中,加入交联剂是必须的,否则其黏度不适合于塑化加工。

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有的树脂品种在加入交联剂后,能起到提高黏度的同时,还可以增强某些性能。例如在PA6中加入1% BMI(二苯甲烷双马来酰胺)时,拉伸强度和热变形温度达到最大值,分别为80MPa和74℃。


在热塑性树脂中常用的交联剂有过氧化物类,如过氧化二异丙苯(DCP)、 过氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化物(DTBP)等,酰胺类如二苯甲烷双马来酰胺(BMI)等。


需要注意的是对于同一种交联剂,不同的树脂可以引起大分子交联、也可以引起大分子降解,如交联剂二叔丁基过氧化物在PP树脂中可以引发降解、而在PE树脂中则引发交联。


3、加入扩链剂

扩链剂的原理是:常用一些含活泼氢的化合物与异氰酸酯端基预聚物反应,致使分子链扩散延长,从而实现树脂的固化成型。对于含有羧基的聚合物如聚酯类(PET、PBT、PBS、PC、PLA等)和聚酰胺类(PA6、PA66、PA46 等)而言,可以通过加入扩链剂达到增黏目的。


扩链剂为含羟基或氨基的低相对分子质量多官能团化合物,常用的扩链剂有醇类、胺类、醚类、环氧类、异氰酸酯类、酸酐类和噁唑啉类等,它们具有和羧基反应的双或多官能团。

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尤其是噁唑啉类扩链剂具有反应活性高,无小分子副产物产生等优点,是一种优良的扩链剂。噁唑啉类扩链剂中的2-噁唑啉化合物相当活泼,在一定温度下可与羧酸、酸酐、氨基、环氧基等反应,因此可以作为扩链剂,用于PET和PLA等含有酯基的聚合物中,进行增黏改性。


常用的醇类扩链剂有1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)等。

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常用的胺类扩链剂有MOCA和用甲醛改性制得的液体MOCA、乙二胺(DA)、 N,N二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)等,2-咪唑烷酮是一个具有亚氨基活性氢的广泛使用的扩链剂。醚类主要有氢醒-二(β-羟乙基)醚(HQEE), 用作聚氨酯胶黏剂的扩链剂,其产品耐热性、硬度及弹性都高于一般所用的扩链剂。


扩链剂在聚氨酯生产中属于必要的试剂,这是因为聚氨酯是由含二异腈酸酯基的脂肪族和芳香族单体与含有二元或多元醇的聚酯或聚醚反应形成的预聚物,应用时加入扩链剂使树脂成型。


聚氨酯常用的扩链是含二元或多元羟基的小分子醇,含氨基、亚氨基化合物。


4、剪切增黏材料

剪切增黏材料是指在特定的剪切速率条件下随剪切速率提高体系黏度急剧升高的一类材料。这类材料的黏度变化与正常的树脂材料不同,正常树脂希望剪切速率提高而黏度下降,以减少设备负荷。


而这里要求的是树脂剪切速率提高黏度也提高,这种剪切增黏效应,对正常树脂加工中是要避免产生的,但在有些特殊场合又是需要的。


剪切增黏特性的材料有如下几类:一类是粒子胶体,即在PEG(聚乙二醇)等高分子基体中加入适量纳米粒子。


纳米粒子主要为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米PS及纳米PMMA等;高分子基体主要为聚乙二醇,相对分子质量可以为200、4000、6000、10000 等。具体应用实例有PEG中加入纳米二氧化硅制造了人体防穿刺防护材料。


另一类为分子胶体,此类胶体主要包括含硼有机硅聚合物如聚硼二甲基硅氧烷(简称PBDMS)等。


目前剪切增黏材料主要用于人体防穿刺材料、石油增黏剂和阻尼材料等。

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