1.共混物性能的影响因素
橡胶增韧的一般方法为机械共混法和乳液共混法,所用的橡胶有一般橡胶、接枝橡胶和嵌段橡胶。从增韧效果来看,通常以嵌段橡胶为佳,其次为接枝橡胶。一般橡胶往往由于橡胶相和塑料相两相之间的界面黏结能力弱而达不到增韧的目的。为了提高增韧效果可加入少量第三组分,这种第三组分称为助溶剂或增溶剂或增混剂(Compatibiliaer)。助溶剂一般为嵌段共聚物或接枝共聚物,而且必须对共混物中橡胶和塑料两组分都有很好的相容性,从而使分散相能均匀地分散于连续相中,并使两相界面有良好的黏合能力,以利于提高增韧效果。
例如,氯化聚乙烯(CPE)增韧的α-甲基苯乙烯-丙烯腈-苯乙烯共聚物(α-ASC),共聚物缺口抗冲强度仅提高0.5倍;当加入少量助溶剂后,缺口抗冲强度可提高13倍,见表33-1。这说明了α-AS与CPE相容性差,CPE与α-AS机械共混不能获得满意结果,只有当助溶剂加入共混体系后才能改善它们的相容性。从相衬显微照片可见:当助溶剂A存在时,CPE/α-AS共混物为两相体系,其两相之间界面模糊,表明助溶剂A对CPE和α-AS共混体系具有良好的相容性,并使两相界面有足够的黏合力,使得CPE增韧α-AS获得满意的结果。
表33-1 CPE增韧α-AS树脂
某些低分子化合物也可充当助溶剂。例如,在聚苯乙烯-顺丁橡胶共混体系中,加入少量的一氯醋酸十八烷基酯,体系的冲击强度可提高3~4倍。显然,低分子外加剂对共混体系的分散具有重要作用,它不仅可调节分散相的粒度,而且也影响两相之间的黏结能力。但是有关这方面的成功例子极少。相容性对共混物的性能具有显著影响,完全相容的两种聚合物所组成的共混物,其性质介于这两种聚合物之间,在许多方面类似于具有相同组成的无规共聚物。例如,混合物的玻璃化温度 T g.m ,取决于两组分的质量分数,如下式所示:
式中: W 1 及 W 2 分别为聚合物1和2的质量分数; T g.1 和 T g.2 分别为聚合物1和2的玻璃化温度。
这与无规共聚物的性质完全相同。当软性组分和塑料之间达到完全相容时,软性组分对塑料并不产生增韧效果,而仅仅起到增塑作用。
完全不相容的橡胶在塑料中也不能形成满足力学性能指标和流变性能指标的良好分散效果,更不可能在两相之间的界面上产生牢固的黏合。理想情况是要求共混物中橡胶与塑料既不是完全相容,也不是完全不相容。理想条件下要求橡胶粒子以适合的细度均匀地分散在塑料的连续相中,同时要求分散的橡胶相和连续的塑料相的两相界面之间产生良好的黏合。
只有在满足上述基本条件下,橡胶增韧塑料才能获得显著效果。当满足上述基本条件后,在共混物中橡胶含量、胶粒的尺寸与形态等对共混物性能也有显著的影响。一般说来,随着橡胶含量增加,材料抗冲强度提高,而其他力学性能如模量、抗张强度、抗弯强度、硬度等则下降,加工性能变差。所以,橡胶含量必须适当控制。但在一定的橡胶含量下,当橡胶粒子包裹塑料的量较多时,橡胶相的体积增大,粒子数也会相应增加,有利于提高材料的抗冲强度。
如何有效地控制增韧过程以获得令人满意的增韧效果,取决于良好的分析技术。借助于现代技术能够鉴定由相分离、接枝和交联等形成的复杂结构,采用适当的分析技术对研究结构与性质的关系、改进和发展共混物具有重大意义。当橡胶粒子大到足以用光学显微镜观察时,光学显微法是研究共混体系聚集态结构最简便的方法。相衬显微镜(Phase Con-trast Microscope)或干涉显微镜将共混体系中各组分折光指数上的细小差别转变为光密度上的差异,从而可以区分共混体系均相或非均相。若是两相,相衬显微镜还能观察到分散相的形态、尺寸和分布情况。