促進(jìn)不相容聚合物共混物中的分散相形成穩(wěn)定纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種促進(jìn)不相容聚合物共混物分散相形成纖維及其纖維相穩(wěn)定性提高的方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物共混與復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航空航天部件以及體育器械等日常生活和工業(yè)領(lǐng)域中。在過去幾十年中，聚合物共混與復(fù)合材料的發(fā)展成為重點(diǎn)。
[0003]不相容聚合物共混與復(fù)合材料由于其組分、添加劑等的不同通常形成共連續(xù)相結(jié)構(gòu)、海島結(jié)構(gòu)、纖維相結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)等不同的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)，從而使聚合物共混與復(fù)合材料的性能具有較好的可調(diào)控性。其中，不相容聚合物共混物中纖維相結(jié)構(gòu)的存在通常會(huì)使材料的拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能得到明顯的提高。
[0004]在共混物熔體加工過程中，不相容共混物的分散相在高溫下受到拉伸或剪切流場(chǎng)的作用時(shí)會(huì)發(fā)生較大的形變，可由原來的球形液滴變形成為纖維相。但是，不相容共混物的組分在熱力學(xué)上是完全不相容的，共混時(shí)由于發(fā)生宏觀相分離而形成的聚合物界面的黏結(jié)力很低，存在界面滑移，從而使其在聚合物共混與復(fù)合材料、聚合物共混物紡絲等領(lǐng)域沒有實(shí)用價(jià)值。因此，在不相容微纖相共混物中添加助劑，使其具有宏觀均勻而微觀相分離的形態(tài)結(jié)構(gòu)，形成具有較強(qiáng)界面作用的部分相容體系，顯得十分必要。目前，現(xiàn)有的工作主要是采用添加如嵌段共聚物、接枝共聚物等高分子增容劑以及采取反應(yīng)增容等方法提高不相容共混物中微纖相與基體相的界面黏結(jié)力，抑制界面滑移。但是，采取合成高分子增容劑的增容方法周期長、成本高、對(duì)環(huán)境有污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種新的促進(jìn)不相容聚合物共混物分散相形成纖維及提高該纖維相穩(wěn)定性的方法，即在不相容聚合物共混物中添加無機(jī)填料粒子的簡(jiǎn)單方法，結(jié)合熔融狀態(tài)下的拉伸流場(chǎng)，即可以簡(jiǎn)單有效地促進(jìn)不相容聚合物共混物中分散相形成纖維相并提高微纖相的穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明提供一種促進(jìn)不相容聚合物共混物中的分散相形成穩(wěn)定纖維的方法，即將基體相聚合物1、分散相聚合物2和無機(jī)填料粒子采用熔融共混的方法獲得無機(jī)填料粒子填充的聚合物共混復(fù)合物；進(jìn)一步通過熔融拉伸使共混復(fù)合物的分散相在拉伸流場(chǎng)下形成穩(wěn)定的微纖維相；其中，無機(jī)填料粒子分布在基體相內(nèi)且處于基體相與分散相的界面位置處，所述聚合物I和聚合物2不相容。
[0008]進(jìn)一步，所述無機(jī)填料粒子的添加量為聚合物I和聚合物2總質(zhì)量的I?1wt %。
[0009]優(yōu)選的，所述無機(jī)填料粒子的添加量為聚合物I和聚合物2總質(zhì)量的3?10%。
[0010]更優(yōu)選的，所述無機(jī)填料粒子的添加量為聚合物I和聚合物2總質(zhì)量的6?10%。
[0011]優(yōu)選的，所述無機(jī)填料粒子選自疏水性納米級(jí)二氧化硅、石墨烯、炭黑、碳納米管、碳酸鈣、云母、滑石粉、粘土或金屬粉末中的至少一種。
[0012]更優(yōu)選的，所述無機(jī)填料粒子選自疏水性納米級(jí)二氧化硅。
[0013]進(jìn)一步，基體相聚合物I和分散相聚合物2的重量配比為:基體相聚合物50-90份，分散相聚合物10-50份。
[0014]優(yōu)選的，所述分散相聚合物與基體相聚合物的重量配比為:分散相聚合物10-30份，基體相聚合物70-90份；更優(yōu)選為，所述分散相聚合物與基體相聚合物的重量配比為:分散相聚合物15-25份，基體相聚合物75-85份。
[0015]所述聚合物I選自聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的至少一種。
[0016]所述聚合物2選自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍(PA)(包括尼龍6 (PA6)、尼龍12 (PA12)、尼龍66 (PA66)、尼龍1010 (PA1010)) \聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中、熱致性液晶聚合物(TLCP)、聚甲醛(POM)的至少一種。
[0017]優(yōu)選的，所述聚合物共混復(fù)合物中，
[0018]所述基體相聚合物為PS，分散相聚合物為PP，無機(jī)填料粒子為疏水性納米二氧化硅，PS與PP的重量比為60-90: 10-40，無機(jī)填料粒子的添加量為PS和PP總重量的I?10% ;或者:
[0019]所述基體相聚合物為HDPE，分散相聚合物為PP，無機(jī)填料為疏水性納米二氧化硅，PS與PP的重量比為60-90: 10-40，無機(jī)填料的添加量為PS和PP總重量的I?10%;或者:
[0020]所述基體相聚合物為PS，分散相聚合物為PA6，無機(jī)填料為疏水性納米二氧化硅，PS與PP的重量比為60-90: 10-40，無機(jī)填料的添加量為PS和PP總重量的I?10%。
[0021]更優(yōu)選的，所述聚合物共混復(fù)合物中，
[0022]所述基體相聚合物為PS，分散相聚合物為PP，無機(jī)填料為疏水性納米二氧化硅，PS與PP的重量比為70-90: 10-30，無機(jī)填料的添加量為PS和PP總重量的3-10%。
[0023]更優(yōu)選的，所述聚合物共混復(fù)合物中，
[0024]所述基體相聚合物為PS，分散相聚合物為PP，無機(jī)填料為疏水性納米二氧化硅，PS與PP的重量比為80: 20，無機(jī)填料的添加量為PS和PP總重量的10%。
[0025]本發(fā)明的有益效果:
[0026]1、本發(fā)明采用熔融共混法將無機(jī)填料粒子選擇性分布在不相容聚合物的界面處，由于無機(jī)填料粒子能有效地降低提高體系的界面黏結(jié)力、抑制界面滑移，從而促進(jìn)纖維相結(jié)構(gòu)的形成、提高纖維相的穩(wěn)定性，起到增強(qiáng)共混物體系物理性能的作用。因此通過該方法，可以制備纖維形態(tài)較為穩(wěn)定、力學(xué)性能優(yōu)異的微纖增強(qiáng)材料，或者是取向的聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0027]2、此外，因?yàn)闊o機(jī)填料粒子選擇分布在不相容共混物界面處，從而極大地減少無機(jī)填料粒子的用量，使得共混體系的加工性能不受影響。
[0028]3、添加無機(jī)填料粒子能有效地改善共混與復(fù)合材料中纖維相和基體相的界面黏結(jié)力，促進(jìn)纖維相的形成以及微纖相穩(wěn)定性的提高，提高材料的韌性、強(qiáng)度等力學(xué)性能以及能有效地降低材料的成本，可避免采用【背景技術(shù)】部分提到的采用高分子增容劑等方法的缺點(diǎn)。
【附圖說明】
[0029]圖1為實(shí)施例1添加不同含量疏水性納米級(jí)二氧化硅粒子的PP/PS 20/80不相容共混物拉伸前((a)-(d))和經(jīng)過20(TC和0.0ls1熔融拉伸至應(yīng)變?yōu)镮之后((e)_(h))的掃描電子顯微鏡照片:(a)和(e):PP/PS 20/80 ; (b)和(f):添加2wt.%疏水性納米二氧化娃粒子；(C)和(g):添加6wt.%疏水性納米二氧化娃粒子；(d)和(h):添加1wt.%疏水性納米二氧化娃粒子。
[0030]圖2為實(shí)施例1添加1wt.%疏水性納米級(jí)二氧化硅粒子的PP/PS 20/80不相容共混物經(jīng)過200°C和0.0ls 1熔融拉伸至應(yīng)變?yōu)镮之后的掃描電子顯微鏡照片
[0031]圖3為在實(shí)施例1中純PP/PS 20/80不相容共混物((a)和(a，))及添加6wt.%疏水性納米級(jí)二氧化硅粒子的共混物((b)和(b’ ))拉伸至應(yīng)變I時(shí)((a)和(b))及其拉伸停止之后松弛300s ((a’ )和(b’ ))的形態(tài)結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖4為實(shí)施例1中疏水性納米級(jí)二氧化硅粒子在PP/PS 20/80共混物中分布情況的透射電子顯微鏡照片:(a)和(b)中的標(biāo)尺分別代表0.5微米和200納米。
[0033]圖5為對(duì)比例I中添加不同含