Смеси ПВХ с другими полимерами

ПВХ – перерабатывается в виде композиций в которые очень часто входят другие полимеры. Стандартными составляющими рецептуры могут являться модификаторы ударостойкости представляющие собой высокоэластичные полимеры, несовместимые с жестким ПВХ. Некоторые смазки являются также полимерными - применяются в небольших количествах чтобы не допускать прилипание ПВХ к стенкам оборудования и облегчить взаимное проникновение компонентов друг в друга (внутрение смазки). Воски (полиэтиленовые, парафиновые и др.) – полимеры, в малых количествах вводят в ПВХ. Ну и конечно же пластификаторы как правило состоят из цепочек в 200-400 элементарных звеньев.

За совместимость ответственны специфические взаимодействия функциональных групп полимеров. Для совмещения полимеров с ПВХ и образования межмолекулярного взаимодействия они должны иметь нитрильную или карбоксильную группу. Скорее всего эти химические группы соединяются с полярным водородом на углероде с присоединенным хлором. Это специфическое притяжение создает отрицательное дельтаН и способствует смешиваемости. У совместимых полимеров отслеживается одна температура стеклования (Тст) лежащая в диапазоне между Тст отдельно взятых смешиваемых полимеров. В случае несовместимости полимеров, но возможного цельного удерживания двух отдельных фаз – могут проявляться ценные технологические свойства начиная от улучшения перерабатываемости и заканчивая специфическими барьерными, теплофизическими и прочностными свойствами.

Начальный признак совместимости проявляется в адгезионных свойствах (естественном прилипании) совмещаемых полимеров при температуре их смешения. Пример: добавление сополимера этиленвинилацетата (ЭВА) в качестве эластификатора-пластификатора. Карбонильная группа создает большое число винилацетатных структур (45%) совместимых с ПВХ.

Для улучшения совместимости применяют компатибилизаторы (compabilizer – компабилизатор), тоесть совместители или же улучшители совместимости полимеров. Их действие основано на уменьшении межфазного натяжения на границе полимер/полимер. Часто, компатибилизаторі представляют собой блочные или привитые сополимеры, где один из блоков совместим с одной фазой, а другой блок совместим с другой фазой. Для достижения максимальнйо адгезии каждый из сегментов компатибилизатора проникает на «критическую глубину зацепления».

После совмещения ПВХ и ЭВА, СЭВА были предприняты попытки скомбинировать полезные свойства ПВХ и акриловых материалов за счет их совместной сополимеризации. На базе данной концепции первой успешной работой был продукт оформленый Вальдо Семоном из компании BFGoodrich. В первом патенте этой компании была описана технологическая добавка на основе сополимеров стирола и акрилонитрила. Через пять лет – на сополимер алкилметакрилата со стиролом.

Если говорить о полимерах и сополимерах вводимых в ПВХ то можно получить значительный список полимерных композиций., который выглядит следющим образом:

• Сополимеры метилметакрилата (ММА) со стиролом;
• Сополимеры ММА и глицидил метакрилата;
• Сополимеры ММА и акрилакрилатов;
• ММА/изоборнил метакрилат;
• ПВХ/ММА/алкилакрилат привитые полимеры;
• ММА/алкилакрилат полимеры ядро/оболочка;
• Сополимеры акрилата, метакрилата и н-виниллактама;
• Стирол/акрилонитрил сополимеры;
• Органический полисилоксан;
• Низкомолекулярный полистирол;
• Сложные полиэфиры пропилен-терефталата;
• Стирол/акрилонитрил/т-бутилакриламид;
• Альфаметилстирол/акрилонитрил/стирол сополимеры;
• Тройной сополимер этилен/винилацетат/диоксид серы;
• ПВХ/метакрилонитрил сополимер;
• ПВХ/алкилакрилат сополимер;
• Полиальфаметилстирол;
• Полиалкиленкарбонаты;
• Пропилен/акриловые привитые полимеры;
• Смеси поликетонов.

Наилучшие свойства по совместимости проявляют высокомолекулярные сополимеры метилметакрилата и алкильных акрилатов где метилметакрилат (ММА) является основным компонентом. Тст данных сополимеров обычно выше чем у ПВХ.

Введение выше приведеных полимеров способствует более качественному распаду первичных частиц ПВХ в процесе плавления и гомогенизации материала. Обеспечивая при этом повышеную прочность расплава, его растяжимость, а также увеличение эластичности. В зависимости от химической и физической природы полимерной добавки она может повышать или снижать температуру плавления ПВХ композиции.

О совместимости бутадиена и акрилонитрила (БАН), также известных как нитрильные каучуки или бутадиеннитрильные каучуки (БНК), с ПВХ известно давно – они были первыми полимерными смесями ПВХ, открытыми в 1946г. Эти сополимеры совместимы с ПВХ при содержании акрилонитрила в пределах от 23 до 45%.

Чередующиеся сополимеры (СМА) образуются врезультате сополимеризации стирола и малеинового ангидрида. За совместимость отвечают карбонильные группы. Наличие «цикла» у малеинового альдегида предполагает повышение теплостойкости смеси с ПВХ. Как правило содержание СМА от 0,2 до 8%.

В 1986-1988 гг. компания Rohm and Haas представила сополимеры глутаримида метилметакрилата как компоненты повышающие теплостойкость ПВХ. Эти сополимеры получаются в экструдере-реакторе реакцией между полиметилметакрилатом и метиламином. Добавление 50 м.ч. «глутаримида» приводит к повышению теплостойкости на 20 градусов по Цельсию.

Blendex 586®, продукт компании General Electric, представляет собой трехкомпонентный сополимер АБС, САН, АМС. Повышает температуру стеклования ПВХ материала.

Vista Chemical Co. производит запатентованный материал «Suprel®» обладающий высокой ударопрочностью и высокой тепловой деформацией. Состав: ПВХ/АБС/АМС/ЭВА. Соотношение компонентов коммерческая тайна.

Ну и конечно же нельзя не упомянуть о совмещении «ТРЕХ КИТОВ» (по тоннажности занимают 1е,2е,3е место): ПОЛИЭТИЛЕН, ПОЛИПРОПИЛЕН, ПВХ. Роль компатибилизатора выполняет ХПЭ – хлорированный полиэтилен. Кстати ХПЭ почти идеально совмещается с ПВХ при степени хлорирования 30-40%. Такие смеси увеличивают способность к наполнению композиций дисперсиями и волокнами, а также повышает ударостойкость на 10-25%.

Однако еще более эффективным по совместимости является привитой полиолефин полиметилметакрилатом.

Автор: Коляда Сергей Юрьевич
Авторские права на статью принадлежат автору и сайту plast-tech.ru
Публикации без согласия одной из сторон автоматически будут рассматриватся как незаконные.