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聚合物共混物的相容性就好比“走后門找關系”？

所謂相容劑，比如說，兩個毫無相干的人，怎么拉在一起？ A想找到C，在中國就是要點關系，而這點關系就是C，C就是相容劑（此種說法僅供娛樂），當然，比如兩個愛吵架的人，關羽與張飛，劉備就是他們的相容劑！

聚合物與聚合物組分之間的共混體系，有的有良好的相容性，有的相容性不大好，或者完全不相容。如何處理與解決聚合物組分之間的相容性問題，是塑料改性工作者研究、開拓的重要課題。（敬請收藏與分享）

1、聚合物共混物的相容性原則

2、提高共混物相容性方法

3、聚合物的相容性與相容劑

4、相容劑的分類

5、相容劑應用舉例

閱讀本文后，請回答問題：

市面上有種萬能的相容劑，能跟ABS，PS，SBS，PVC，等很多塑料都相容，的一種材料，您猜猜是什么？

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1、聚合物共混物的相容性原則

聚合物組分之間的共混改性，為達到改善性能的相應效果，往往需要加入相容體系。一般來說，不同聚合物組分之間的共混需要的是相適應的相容性，從而制得相相之間結合力較強的多相結構的共混物。了解與應用共混物體系之間的更好相容性，應考慮如下幾個原則。

（1）溶解度參數相近原則

聚合物之間的共混過程，實際上是分子鏈間相互擴散的過程，并受分子鏈之間作用的制約。分子鏈間相互作用的大小，可以用溶解度參數來表示。溶解度參數的符號為δ，其數值為單位體積內聚能密度的平方根。不同組分之間的相容性好壞，也可以用溶解度參數δ之差來衡量，即δ越接近，其相容性越好。如兩種聚合物溶解度參數相近，其差值通常要＜0.2，而兩種聚合物溶解度參數之差＞0.5時，不能以任意比例相容。例如：PVC/NBR共混體系，PVC的溶解度參數δA為9.4～9.7，而NBR的溶解度參數δB為9.3～9.5，所以PVC與NBR相容性良好；又如PS/PB共混體系，他們的溶解度參數之差＞0.7，所以兩者的相容性差。PVC與PS的溶解度參數之差＞1，所以兩者基本不相容。

（2）極性相近原則

聚合物之間共混體系的極性越相近，其相容性越好，即極性組分與極性組分、非極性組分與非極性組分都具有良好的相容性。例如：PVC/EVA、PVC/NBR、PVC/ABS之間極性相近，所以其相容性好。在考慮共混改性配方設計時，要了解聚合物之間相容性的基本原則：極性/極性≥非極性/非極性≥極性/非極性。極性組分與非極性組分之間一般不相容，例如：PVC/PC、PVC/PS、PC/PS等。

極性相近原則也有些例外，例如：PVC/CR共混體系，其極性相近，但不相容；而PPO/PS兩種極性不同的組分，相容性反而很好。

（3）結構相近原則

聚合物共混體系中各組分的結構相似，則相容性就好，即兩聚合物的結構越接近，其相容性越好。所謂結構相近，是指各組分分子鏈中含有相同或相近的結構單元，例如：PA6月PA66分子鏈中都含有—CH2—、—CO—NH—，故有較好的相容性。

（4）結晶能力相近原則

共混體系為結晶聚合物時，多組分的結晶能力即結晶難易程度與最大結晶相近時，其相容性就好。而晶態與非晶態、晶態與晶態體系的相容性很差，只有在混晶時才會相容，如PA/PVC、PE/PA、PET/PBT體系。兩組分非晶態體系相容性較好，如PPO與PS，PVC與NBR，PVC與EVA等。

（5）表面張力у相近原則

共混體系中各組分的表面張力越接近，其相容性越好。共混物在熔融時，與乳狀液相似，其穩定性及分散度受兩者表面張力的控制。у越接近，兩相間的浸潤-接觸與擴散就越好，界面的結合也越好。例如：聚丙烯、聚乙烯與順丁橡膠、天然橡膠、乙丙橡膠表面張力相近，因此其相容性很好，尤其是PP/EPDM是典型的增韌共混體系。

2、提高共混物相容性方法

聚合物之間的相容性比較復雜，有的完全相容或部分相容；有的完全不相容或部分不相容。共混物完全相容是因為極性相同而結構相似，此類共混物性能改善不大。絕大多數的共混體系內聚合物之間只能部分相容。因此要想到達預期的改性效果，必須通過各種共混改性方法，例如：加入相容劑、交聯、IPN、引入基團和改變結構等技術改善聚合物之間的相容性。

（1）加入相容劑

加入相容劑，使兩種或多種聚合物組分通過混煉，提高相界面層的黏結力，促進相分散，使形態結構穩定化，并借助聚合物分子間的鍵合力，降低兩相組分間的界面張力，增加共混體系的均勻性，減小相分離，改善聚合物共混的綜合性能。

PE、PP、PS等聚烯烴之間，性能具有互補性但卻缺乏良好的相容性，因此加入相容劑是必要的。PE/PP共混物兩組分相容性差，但加入15%相容劑EPR后，其形態結構均化以及相界面黏結得到強化，性能有了明顯改善。又如：PBT與PPO完全不相容且成型性極差，加入5%～8%帶有環氧基的PS接枝相容劑，改善了PBT與PPO的相容性，并促進力學與加工性能大大提高。

（2）交聯反應

聚合物交聯反應屬于化學改性在塑料行業中應用較為廣泛。交聯是指在聚合物大分子鏈之間產生的化學反應，從而形成化學鍵的過程。交聯反應如果是在相互不相容的聚合物之間，可大大提高兩種聚合物的相容性，甚至使不相容組分變為相容組分。

交聯可分為化學交聯和物理交聯兩種情況。例如：用輻射的方法使LDPE/PP產生化學交聯。結晶作用屬于物理交聯，由于取向纖維組織的結晶，使已形成的共混物形態結構穩定，從而產生相容作用。

用于提高聚合物共混組分相容性的交聯，大多數企業采用動態交聯方式。動態交聯即可實現共混物的相容，又可提高共混物的綜合性能，同時又不失去其固有的熱塑性，仍然可用熱塑性塑料成型加工方法加工。

聚合物動態交聯的必要條件如下：

①被分散聚合物的粒徑應為1～2μm；

②兩種或多種聚合物的表面張力差△у應低于0.5～3.0mN/m；

③塑料樹脂的結晶度應大于15%～30%

通常動態交聯品種有：PP/EPDM、PE/EPDM、PP/CPE、PP/PA、PP/丁基橡膠、PP/天然橡膠、PA/丁腈橡膠等。

（3）IPN技術

IPN技術，也叫互穿網絡技術。互穿網絡（IPN）技術可以制得互穿網絡聚合物（IPN）共混物，是一種以化學法制備物理共混物的方法。它是兩種聚合物分子在共混體系內互相貫穿，在分子水平上達到“強迫互容”和“分子協同”的效應的一種提高共混物相容性的一種比較有效的方法。

（4）引入聚合物組分間相互作用基團

聚合物組分中引入離子基團或離子—偶極官能團的相互作用，使聚合物分子鍵之間形成具有較好的相容性。在聚合物組分之間引入氫鍵或離子鍵，或促使分子鏈上原有的酸性或堿性基團相互作用，共混時產生質子轉移，從而實現相容作用。例如：PMMA/PVA共混，由于分子鏈之間可以形成氫鍵，所以具有良好的相容性；又如：PS中引入5%mol的—SO3H基團，同時將丙烯酸乙酯與5%mol的乙烯吡啶共聚，然后將二者共混，即可制得穩定性能優異的共混材料。

（5）改變分子鏈結構

PS是極性較弱的聚合物，與其他聚合物相容比較困難。但是苯乙烯與丙烯腈的共聚物—SAN，由于改變了分子中鏈結構，可與許多聚合物混容，如能與PC、PVC、PSF等樹脂共混相容。非極性的聚丁二烯與聚氯乙烯很難相容，但丁二烯與丙烯腈的共聚物與聚氯乙烯卻具有很好的相容性。PE與PVC也難于相容，但乙烯與醋酸乙烯的共聚物EVA卻能與PVC相容性很好。乙烯與丙烯酸的共聚物可與PA組成相容體系，而PE與PA則不能相容。所以說，通過共聚的方法改變聚合物的分子鏈結構，增加聚合物之間的相容性是一種比較有效的辦法。

3、聚合物的相容性與相容劑

對于聚合物共混體系來說，大多數屬于部分相容體系，如果共混組分之間缺乏足夠的黏結強度，使應力和應變不能有效地在兩相間傳遞和分散，則共混體系的性能很差。因此，解決聚合物共混體系的相容性，需引入相容劑技術。

（1）相容劑的選擇

相容劑是兩種共混聚合物的單體共聚而成的嵌段共聚物，或接枝共聚物，或者含有與共混組分起化學反應的官能團，能分布在兩種或兩種以上共混聚合物界面之間的共聚物，其作用是降低界面張力，阻止分散相凝聚，穩定已形成的相形態結構，以增加兩種或兩種以上聚合物的相容性。

相容劑的相對分子質量應與相應的共混物相對分子質量相匹配，并具有良好的相容性。一般來說，二嵌段共聚物的相容性優于三嵌段共聚物的相容性。例如PE/PP共混物的力學強度低，若在PE/PP的共混物中加入4%～8%的PE與PP嵌段共聚物（PE-b-PP）作為相容劑，其力學強度可以大幅度提高。又如SEBS可以作為PE/PS、PP/PS、PET/PE共混體系的相容劑。

（2）相容劑的作用

相容劑的作用與偶聯劑的功能相似，可增加共混體系的均勻性，減少相分離，改善聚合物共混物的綜合性能，從而達到聚合物與聚合物相容目的。相容劑基本上有反應型和非反應型兩種。

非反應型相容劑的效果主要是通過以下作用實現：

①作為第三組分加入共混體系，以實現降低兩相之間界面能。

②促進相的更好分散，并阻止分散相的再凝聚。

③增加相區的黏合作用。

反應型相容劑主要是借助于分子中的反應性基團，與共混體系內兩組分聚合物發生化學反應，可以與共混組分形成化學鍵或氫鍵。通過化學鏈實現相容目的，也稱為化學相容。反應型相容劑尤其適用于那些相容性很差并且含有易反應官能團的聚合物之間的共混相容。

相容劑的加入不僅可以獲得理想的海—島或海—海形態結構，而且還可以根據需要獲得分散相層化結構、分散相纖維化結構以及互穿網絡結構等。例如：ABS、PS、PP、PVC等疏水性樹脂與親水性樹脂PEO在共混過程中，形成PEO層狀分散相，從而使共混物具有永久抗靜電性能；在PA/HDPE共混體系中使用PE-g-MAH相容劑，可使分散相PA在共混體系中呈片狀分布，促使共混材料具有良好的阻隔性。

馬來酸酐在聚乙烯或聚丙烯上的接枝共聚物是一種常用的相容劑，可用于PE/PA、PP/PA、EPDM/PA、PP/POE的共混改性。

4、相容劑的分類

目前，對相容劑的分類尚無統一的標準，有按分子量大小分類，也有按相容劑性質分類。按分子量大小分類，可以分為高分子相容劑和低分子相容劑，如有機過氧化物類。高分子相容劑大都屬于非反應型相容劑。

按作用性質分類，可以分為非反應型相容劑和反應型相容劑。

非反應型相容劑：

是指在共混相容過程中，本身沒有反應基團，在塑煉過程中并不發生化學反應，只是靠相容劑分子中鏈段的擴散作用或范德華力增加兩組分的黏結力。如當聚合物A和聚合物B不相容共混體系中，加入A-b-B的嵌段共聚物或A-g-B的接枝共聚物，通常可以增加A與B的相容性。

反應型相容劑：

是通過相容劑分子中的活性基團，如酸基、環氧基、異氰酸酯基等與共混物中的活性基團，如乙烯基等之間的化學反應而實現相容目的。如PA與PP的共混體系中，可用馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）作為相容劑。

總體上講，非反應型相容劑分為：無規共聚物型、均聚物型、接枝共聚物型、嵌段共聚物型。反應型相容劑分為：羧酸型、酸酐型、環氧型、低分子型。

5、相容劑應用舉例

（1）在聚烯烴系列共混體系的應用。

PE、PP、PS等聚烯烴之間，性能具有互補性，但缺乏良好的相容性，如PE/PP共混體系，由于兩組分相容性差，界面黏結力小，其力學性能不理想，加入15%的相容劑EPR后，既改善了共混物的相容性，又提高了沖擊強度，并大大地提高延伸率，可制造工程材料配件。又如：PS/LDPE共混物中加入PS-g-LDPE接枝相容劑，其相容性、拉伸強度均得到改善，隨著接枝共聚物添加量的增加，其拉伸強度提高幅度增大。

（2）在聚酰胺共混體系的應用。

聚酰胺是通用工程塑料，是一種在大分子鏈重復結構中含有酰胺基團的結晶聚合物，很難與其他聚合物共混，若加入相容劑可生產多種聚酰胺共混物，如：PA/PE、PA/PP、PA/EPDM、PA/ABS、PA/PS等，所用相容劑多為反應型，以含羧基和酸酐基的共聚物為主。如：PA與PS共混時，由于兩者的極性差別太大，無法得到理想的共混效果，加入馬來酸酐接枝聚苯乙烯（PS-g-MAH）作為相容劑后，分散相尺寸變小，相容性得到改善。

（3）在其他聚合物中的應用。

①含氯量36%的CPE，可作為PVC和PE共混物的相容劑，如PVC/PE（1:1）共混時，加入20%CPE，可獲得良好的共混效果。

②PPS/ PPO（70:30）共混體系，若加入5%環氧基的反應型相容劑，則共混物不僅保持了PPS的耐高溫性，降低了成本，而且力學性能也得到了改善，拉伸強度提高50%，斷裂伸長率提高60%。

③天然橡膠與聚乙烯共混體系中，由于存在著聚乙烯非結晶部分與非結晶天然橡膠界面相互滲透，力學性能比較差。若加入5%的NR-g-PE嵌段相容劑，兩者相容性大大提高、界面張力減小，具有優異的韌性和耐低溫性能。

④PVC與ABS的溶解度參數非常接近，相容性良好，其共混體系可以不加相容劑，但在PVC/ABS（100:20）共混體系中加入2%CPE相容劑，比不添加CPE的沖擊強度提高了22%。

⑤今天塑料工業的發展圍繞著“塑料與環境問題”，是一件關系到保護環境、合理利用二次資源造福人類的大事。為此，相容劑在廢舊塑料回收再生利用的問題上顯得越來越重要，廢舊塑料往往混雜在一起，無論是人工分揀或者物理方法進行分選，都要耗費大量人力和能源。采用相容技術和用相容劑可以使回收來的廢舊塑料無需嚴格分揀，就可使各種塑料混合物加工再利用。例如：相容劑SEBS可促使HDPE與PET相容，并能形成耐沖擊性能良好的共混材料，從而可使各種PET瓶體邊角料和用HDPE制作的瓶托無需分離，就可直接加工再利用。

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