相容劑概述

相容劑又稱增容劑，是指借助于分子間的鍵合力，促使不相容的兩種聚合物結(jié)合在一體，進(jìn)而得到穩(wěn)定的共混物的助劑，這里是指高分子增容劑。

PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH等，應(yīng)用在塑料改性中，得到性能很好的共混性材料。

目前比較好的相容劑通常以馬來(lái)酸酐接枝，馬來(lái)酸酐單體和其它單體比較極性比較強(qiáng)，相容效果比較好。

馬來(lái)酸酐接枝相容劑通過(guò)引入強(qiáng)極性反應(yīng)性基團(tuán)，使材料具有高的極性和反應(yīng)性，是一種高分子界面偶聯(lián)劑、相容劑、分散促進(jìn)劑。主要用于無(wú)鹵阻燃、填充、玻纖增強(qiáng)、增韌，金屬粘結(jié)、合金相容等，能大大提高復(fù)合材料的相容性和填料的分散性，從而提高復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度。

馬來(lái)酸酐接枝相容劑可改善無(wú)機(jī)填料與有機(jī)樹(shù)脂相容性，提高產(chǎn)品的拉伸、沖擊強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高填充，減少樹(shù)脂用量，改善加工流變性，提高表面光潔度。

相容劑的作用

增加兩種聚合物的相容性，使之兩種聚合物間粘接力增大，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使分散相和連續(xù)相均勻，即相容化。相容劑之所以能使兩種性質(zhì)不同的聚合物相容化，是因?yàn)樵谄浞肿又芯哂蟹謩e能與兩種聚合物進(jìn)行物理或化學(xué)結(jié)合的基團(tuán)的緣故。

相容劑的性能

所謂相容劑在熱力學(xué)本質(zhì)上可以理解為界面活性劑，但在高分子合金體系中使用的相容劑一般具有較高的分子量，在不相容的高分子體系中添加相容劑并在一定溫度下經(jīng)混合混煉后，相容劑將被局限在兩種高分子之間的界面上，起到降低界面張力、增加界面層厚度、降低分散粒子尺寸的作用，使體系最終形成具有宏觀均勻微觀相分離特征的熱力學(xué)穩(wěn)定的相態(tài)結(jié)構(gòu)。

相容劑的分類

由于相容劑對(duì)高分子合金體系的混合性和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生重要的影響，因此，相容劑的合理選擇和使用對(duì)高分子合金技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。根據(jù)相容劑的基體高分子之間的作用特征，相容劑可分為兩類，即非反應(yīng)型相容劑和反應(yīng)型相容劑。

非反應(yīng)型相容劑

非反應(yīng)型相容劑是目前比較通用相容劑。在不相容的高分子體系中通過(guò)添加非反應(yīng)型相容劑而實(shí)現(xiàn)相容化的方法，在高分子合金技術(shù)中是最常見(jiàn)的。非反應(yīng)型相容劑一般為共聚物，可以是嵌段共聚物，也可以是接枝共聚物或無(wú)規(guī)共聚物。

反應(yīng)型相容劑

反應(yīng)型相容劑是一種同非極性高分子主鏈Pc及活性基團(tuán)(如羥基、環(huán)氧基組成，多為無(wú)規(guī)的)組成的聚合物。由于它的非極性高分子主體能與共混物中的非極性聚合物相容，而極性基團(tuán)又能與共混物的極性聚合物的活性基團(tuán)反應(yīng)或鍵合，故能起到很好的相容作用。

一般是大分子型的，其活性官能團(tuán)可以在分子的末端，也可以在分子的側(cè)鏈上，其大分子主鏈可以和共混體系中的至少一種高分子基體相同，也可以不同，但在不同的情況下，其大分子主鏈應(yīng)和共混體系中的至少一種高分子基體有較好的相容性。

相容劑的分類與品種

環(huán)裝酸酐型(MAH)

環(huán)狀酸酐型類反應(yīng)型相容劑是目前最常用的一類反應(yīng)型相容劑。其中，以馬來(lái)酸酐接枝到聚烯烴上的馬來(lái)酸酐相容劑為主，其接枝率一般為0.8%-1.0%，主要應(yīng)用于聚烯烴塑料的改性。將馬來(lái)酸酐接枝到PS或以PS為基體的二元或多元共聚反應(yīng)型相容劑，可應(yīng)用于PA/PC、ABS/GF、PA/ABS、PP/PA6、PP/PA66等合金的改性、共混或合金。一般用量5%-8%。

但此類相容劑可能會(huì)降低塑料合金的熱變形溫度，易使共混組分產(chǎn)生一結(jié)不需要的交聯(lián)和降解，使反應(yīng)不再能被控制。

羧酸型

羧酸類中的代表產(chǎn)品為丙烯酸型相容劑。通常是將丙烯酸接枝到聚烯烴樹(shù)脂上，用途大體與馬來(lái)酸酐型相同。

環(huán)氧型

環(huán)氧型反應(yīng)型相容劑是環(huán)氧樹(shù)脂或具有環(huán)氧基的化合物與其他聚合物接枝共聚而成。這類反應(yīng)型能起到良好的相容作用。

惡唑啉型

用惡唑啉接枝的PS，即RPS，是一種比較重要的相容劑，接枝率為1%，特點(diǎn)是應(yīng)用領(lǐng)域較廣，不僅能與一般的含氨基或羧基的聚合物反應(yīng)，還可與含羰基、酸酐、環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)，生成接枝共聚物。因此，它可以用于PS及多種工程塑料或經(jīng)改性的聚烯烴樹(shù)脂。此外，它還可以“就地”相容化，直接用于塑料改性、共混和合金。

酰亞胺型

酰亞胺型為改性聚丙烯酸酯、主要適用于PA/PO、PC/PO、PA/PC等工程塑料合金或共混。

異氰酸酯型

其成分為間-異丙烯基-2，2-二甲基苯酰異氰酸酯。可用于含有氨基及羧基的工程塑料合金。

低分子型

低分子型相容劑是反應(yīng)型相容劑，以反應(yīng)型單體及低分子量聚合物，包括一些能與塑料合成的一個(gè)組分相容，并與另一組分反應(yīng)、交聯(lián)或鍵合，從而形成塑料合金的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物。這樣，不僅簡(jiǎn)化了制造塑料合金的過(guò)程，而且原料易得，成本較低。不過(guò)，對(duì)擠出機(jī)的要求較高，采用混煉型擠出機(jī)，是生產(chǎn)低分子相容劑的重要關(guān)鍵。

相容劑的應(yīng)用

應(yīng)用于塑料合金

相容劑的出現(xiàn)主要是為高分子材料合金技術(shù)服務(wù)的。所謂高分子合金，即由兩種或兩種以上具有不同性質(zhì)的高分子材料經(jīng)共混并采用相應(yīng)的相容化技術(shù)而得到的多相多組分體系。

而這樣的高分子合金、共混、改性的重要關(guān)鍵材料就是相容劑。相容劑對(duì)合金技術(shù)的微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)起到很好的調(diào)整和控制作用，而使共混材料實(shí)現(xiàn)高性能化和功能化的效果。相容劑廣泛應(yīng)用于PP/PE、PP/PA、PA/PS、PA/ABS、ABS/PC、PBT/PA、PET/PA、PP/POE、PE/EPDM、TPE/PU等合金。

應(yīng)用于聚合物的改性

由于相容劑是以活躍自由基分子羧基摻入非極性與極性聚合物之間起"橋梁"作用，將其改性成為極性的改性聚合物，再使其與極性的聚合物共混，兩者之間進(jìn)行反應(yīng)而制得良好的改性共混效果。

應(yīng)用在回收廢舊塑料

利用相容劑回收廢舊塑料，使之成為新的塑料合金或新的改性塑料，是"廢物綜合利用"比較好的可行辦法，并可解決"白色污染"問(wèn)題，具有很大的社會(huì)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

在國(guó)外已有很多先例，如荷蘭國(guó)家礦業(yè)公司生產(chǎn)的BENNET相容劑，就是用于回收廢舊塑料再生的專用相容劑，可以把兩種或多種不同品種、不同性質(zhì)的舊塑料，如聚烯烴塑料與工程塑料的邊角料的共混再生，添加5%-10%相容劑作為海相或島相之間的界面層，發(fā)揮相容劑的鍵合力極性相容基團(tuán)效率，而制備成為一種新的塑料合金或改性塑料。

應(yīng)用于塑料與填料的偶聯(lián)

相容劑又稱大分子偶聯(lián)劑。由于具有高分子部分與高分子聚合物相容，因此，相容劑對(duì)聚合物與填料之間的偶聯(lián)效率優(yōu)異，可用于PE/CaCO3、PE/滑石粉、PA/GF、PRT/GT等偶聯(lián)處理，效果良好。

應(yīng)用于極性樹(shù)脂的增韌

熱塑性彈性體，具有良好的柔軟性、高彈性和低溫性能，添加一定量的相容劑可以作為PP、PE、PS、PA、PC等塑料的增韌劑。而相容劑正是這些增韌劑的最關(guān)鍵性的"核"、"殼"相容作用。如EPDM接枝MAH增韌劑，可在-45℃的溫度下，保持優(yōu)良的物理性能和堅(jiān)韌性能。一般用量5%-10%。

應(yīng)用于改善塑料的性能

相容劑還可用于改善塑料的粘接性和改善塑料的抗靜電、印刷性、光澤性等的表面性能。

改性材料與填料、助劑的發(fā)展可謂是相輔相成，兩者協(xié)同并進(jìn)，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。