反应性增容PVDF/LDPE体系的研究进展
摘要：聚偏氟乙烯是一种常见的半结晶聚合物，具有优异的耐高温、耐化学腐蚀、耐紫外线照射、抗菌以及较强的力学性能，在各个领域都具有广泛的应用。聚烯烃材料，特别是聚乙烯，其密度较小，价格低廉，是重要的通用高分子材料。PVDF与PE的熔融共混可以有效降低PVDF的成本。具有重要的工业应用背景。但是PVDF/LDPE是热力学不相容体系，所以在PVDF/LDPE合金的制备过程中，如何增进界面相容，成为本研究的关键。大量的文献报道重点研究了PVDF/LDPE合金的结构形态、相结构的形成与演变，还有很多工作主要探讨了添加反应性增容剂等原位增容，甚至原位聚合等方法改善界面相互作用以求制备性能优异的合金材料。
关键词：聚偏氟乙烯； 聚烯烃；反应性增容；原位聚合
一、文献综述
聚偏氟乙烯（PVDF）/低密度聚乙烯（LDPE）共混体系的研究背景
聚偏氟乙烯（PVDF）是偏氟乙烯的均聚物，分子式为-[-CF2—CF2-]-n，在热塑性含氟聚合物中，60~70年代问世的PVDF和FEP发展最快；其中PVDF产量约占含氟聚合物的一半。PVDF最重要的一个特点是韧性高，它是氟塑料中拉伸强度较高的产品，冲击强度和耐磨性能较好。PVDF的抗紫外线和耐老化性能优异。PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域，由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。PVDF良好的化学稳定性、电绝缘性能，使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代，由于PVDF树脂具有超强的耐候性，可在户外长期使用，无需保养，该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等。另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性，如PVDF与ABS树脂共混得到复合材料，已经广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等[1]。但其与一般常用的聚合物材料相比，价格偏高。与此同时，由于氟元素的存在，PVDF薄膜表面能较低，PVDF材料本身很难与其他材料实现粘接，这也极大限制了PVDF的应用。
聚烯烃材料，特别是聚乙烯、聚丙烯，其密度较小，价格低廉，是重要的通用高分子材料。聚烯烃在耐化学腐蚀、耐水性的基础上具有较好的机械性能。其可以加工成薄膜、管材、板材、电线电缆等各种成型制品，在农业、包装、电子、电气、汽车、机械、日用杂品等方面有非常广泛的用途。正是由于聚烯烃价格低廉，加工条件友好等特点，聚烯烃成为应用十分广泛的高分子材料。
PVDF与PE的熔融共混，可以有效降低PVDF的成本，具有重要的工业应用背景。但需要注意的是，PVDF和LDPE的分子链都没有典型的功能基团（如羧基、酸酐、氨基等），PVDF/LDPE合金的制备过程中，如何增进界面相容，成为合金材料研究开发的关键，国内外研究人员从不同的角度，都相继开展了一些有价值的工作。例如，基于PVDF/LDPE合金材料属于典型的不相容体系，大量的文献报道重点研究了PVDF/LDPE合金的相结构形态、相结构的形成和演变，还有很多工作主要探讨通过添加非反应性相容剂增容，或添加反应性相容剂等原位增容，甚至原位聚合方法改善界面相互作用，以求制备性能优异的合金材料。目前，对于包括PVDF/LDPE合金材料在内的多相多组分聚合体系，其结构和性能的关系及相关调控技术研究始终整个高分子材料领域的重点内容之一。
PVDF/LDPE共混体系研究现状
聚合物共混物大致分为三种：完全不相容体系、部分相容体系和完全相容体系。实际上，有两种聚合物混合时可以达到分子水平的相容的这种状态是很少见的，不相容或部分相容的聚合物共混物占大多数。微观相分离的多相体系在部分相容或完全不相容的聚合物共混物中比较常见。相对于多相体系的共混物来说，它的形态结构通常表现为一种聚合物组分分散于另一种聚合物组分中这种形式，或者两个相以连续相形式存在，这两个相是相互贯穿的。共混物两个相之间通常存在过渡区即界面层，在这个区域内一般发生两种聚合物链段之间的相互扩散和两相的粘合。界面层的结构，特别是聚合物两者之间的粘合强度，对于共混物的力学性能有很大的影响[2]。
一般而言,两种聚合物之间大都是不混容的。这本来并不成问题,因为我们所需要的多半正是两相结构的共混物。问题是,这往往导致界面张力过大和两相之间的粘合强度过低。由于界面张力大,加之聚合物熔体的高粘度,导致难以实现所要求的分散程度,并且会在加工和使用过程中出现分层现象。粘合强度不足,会使共混物的性能特别是力学性能大幅度下降,因为两相之间粘合力小时,就不能有效地在两相之间传递和分配负荷。为此,可在共混体系中加入增容剂以降低界面张力,提高两相之间的粘合强度。增容剂可分为非反应型和反应型两类。和非反应型增容剂相比,反应型增容剂具有用量少,效果好等优点,近年来受到普遍关注。
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