[发明专利]一种乙烯基改性纳米填料界面相容剂及其增容共混聚合物的制备方法

说明书

本发明属于聚合物加工技术领域，具体涉及一种乙烯基改性纳米填料界面相容剂及其增容共混聚合物的制备方法。本发明以乙烯基改性纳米填料作为相容剂，通过引发剂引发共混聚合物各组分的分子链同时与乙烯基改性纳米填料表面的乙烯基发生自由基反应原位形成“共交联”产物来提高相容性，可有效强化共混聚合物组分间的界面作用，提高拉伸强度和模量。实施例结果表明，接枝的乙烯基硅烷为乙烯基改性纳米填料作为相容剂提供了有利条件，乙烯基改性纳米填料能够有效地作为相容剂提高不同聚合物的相容性，强化界面作用。

技术领域

本发明属于聚合物加工技术领域，具体涉及一种乙烯基改性纳米填料界面相容剂及其增容共混聚合物的制备方法。

背景技术

共混改性是开发聚合物新材料的重要、有效手段。然而，大多数聚合物之间是热力学不相容的，故将两种或以上不同的聚合物进行简单地共混制得的共混聚合物往往因机械性能不好而难以满足使用要求。为获得性能优异、具有实用价值的共混聚合物，需对共混组分进行界面增容改性。

目前，通过添加相容剂来提高共混聚合物各组分间的相容性是聚合物加工行业广泛采用的增容改性方法。传统的相容剂一般为与共混聚合物各组分具有相似结构的共聚物，其在共混聚合物界面的聚集可降低界面张力、提高相容性。Favis课题组采用EMA-GMA共聚物作为相容剂提高了PLA和LLDPE的相容性，与未经增容改性的PLA/LLDPE共混聚合物相比，EMA-GMA共聚物增容的PLA/LLDPE共混聚合物相尺寸显著减小，冲击强度提高约13倍(Macromolecules 2018,51:3572-3581)。

在共混过程中借助反应性相容剂与共混聚合物中某一组分反应，通过原位形成共聚物来提高组分间相容性的方法也逐渐发展起来并成为制备共混聚合物的流行手段。反应性相容剂一般是在共混聚合物中某一组分的分子链上接枝可以与另一组分反应的活性基团而制得，在共混过程中，反应性相容剂与另一组分反应，从而原位形成共聚物，达到增容效果(Chemical Engineering Science 2018,17:8146-156)。然而，在共混过程中柔性的共聚物相容剂容易在强剪切作用下从共混聚合物界面脱离形成胶束，导致相容效率降低。

采用纳米填料作为相容剂也是聚合物加工行业持续探索和实践的共混改性手段。纳米粘土、二氧化硅、碳纳米管、氧化石墨烯、氨基化碳量子点、纳米纤维素等纳米填料都可在共混过程中作为相容剂提高共混聚合物组分间的相容性，减小相尺寸，缺点是纳米填料与共混聚合物组分间以及共混聚合物各组分之间界面作用较弱。为此，可以在纳米填料表面引入与共混聚合物各组分结构相似的聚合物分子链，从而使纳米填料具有“双亲性”(Macromolecules 2017,50:9494-9506)，其原理在于，纳米填料表面的分子链与共混聚合物各组分的分子链之间发生缠结来强化界面作用。然而，这种“双亲性”纳米填料往往需要根据具体的共混聚合物来设计特定结构的分子链和特定化学合成反应，操作难度较大，导致适用性不广、成本偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乙烯基改性纳米填料界面相容剂及其增容共混聚合物的制备方法。本发明以乙烯基改性纳米填料作为共混合聚合物相容剂，适应各种不同的共混聚合物体系，使用范围广，无需针对不同的共混聚合物设计和合成聚合物分子链，成本低。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了乙烯基改性纳米填料作为共混聚合物相容剂的应用，所述乙烯基改性纳米填料和引发剂配合使用。

优选的，所述的相容剂与引发剂的质量比为1：4～20:1。

优选的，所述的引发剂为有机过氧化物。

优选的，所述乙烯基改性纳米填料为乙烯基改性石墨烯和/或乙烯基改性碳纳米管。

优选的，所述乙烯基改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：