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酯交换反应的控制与应用

聚酯与PC、PA等聚合物共混时,往往会发生酯交换。酯、酰胺交换反应,在某种意义上来说,这种反应增强了共混组分的相容性,但这种反应也促进了大分子的降解,在一定程度上降低注塑加工材料的力学性能。聚酯与PE、PP、PS、PPO、ABS等聚合物共混时,通过与相容剂的酯交换反应,增加与其他聚合物的相容性时,实际上也降低了聚酯的相对分子质量。
 
PET可与HDPE、LDPE、LLDPE共混制备性能不同的合金。在制备PET/PE合金时,均需使用相容剂,可用的相容剂有EVA、EAA以及PE的接枝共聚物。在PET和LLDPE合金中,由于共混组分的性能不同,使得合金的性能有所差异,三个体系中,PE加入量的变化对合金力学性能的影响规律是不一样的。
 
在PET/HDPE体系中加入mPE-g-GMA,对共混合金具有明显的增韧作用,拉伸强度、弯曲强度随PE用量降低的幅度也较无相容体系小的多。甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝PE共聚物适合聚酯改性,因为GMA中的环氧基比酸酐更容易与聚酯末端的羧基、羧基反应。环氧基与聚酯的羧基反应不仅使PE与PET的相容性增加,而且使分子链增长,在一定程度上提高了合金的强度这就是:HDPE/PET合金中HDPE用量增加合金冲击强度大幅上升,而弯曲强度、拉伸强度下降很小的内在原因。
 
随LDPE用量增加,合金的拉伸强度下降,而断裂伸长及冲击强度的变化规律与PET/HDPE体系类似,但变化的幅度较小。体系中加入相容剂,其性能明显比不加相容剂体系好。PET/PE合金具有较好的加工流动性和较高的冲击强度,提高了PET的韧性。适当调整体系组成,可得到力学性能平衡的合金。
 
对于同一共混体系,不同的相容剂的相容化作用是不一样的,主要原因是相容剂分子结构不同,即极性基团的反应活性不同,与聚酯反应形成的化学结合点不同,反映出共混体的力学性能的变化。在HDPE/PET合金中,HDPE用量增加,合金的拉伸强度、模量均下降,而断裂伸长与冲击强度随HDPE用量的增加先下降,HDPE用量在50%时为很低点,HDPE用量大于50%以后,合金的断裂伸长、冲击强度均随之上升,相容剂用量对合金力学性能有很大影响。
 
采用单官能团接枝共聚物作相容剂时,发生酯交换反应的可能性较小,相容剂与聚酯末端基反应的结果是增加聚酯相对分子质量。控制酯交换反应,可以从下面几个点切入:1.降低熔融共混挤出温度,以免高温降解。2.减小注塑加工物料在螺杆中的停留时间,熔体的停留时间越长,酯交换反应的概率就越大。3.避免添加具有催化作用的添加剂。4.选择接枝共聚物作相容剂时,应选择只能与聚酯末端基发生反应的共聚单体。
 
HDPE/PET双组分体系,体系中未加入相容剂,PET分散显示出不均匀,颗粒分散在HDPE连续相中,两相界限十分清晰,PET的颗粒尺寸变小,EAA表现更好的相容作用,分散颗粒尺寸更小,共混合金在力学性能上表现在冲击强度大幅度提高。熔融挤出法制备极性单体与共混组分接枝共聚物作为相容剂,是普遍采用的增容方法。
 
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