http://www.chemistrymag.org/cji/2005/073023nc.htm

  Mar.10, 2005  Vol.7 No.3 P.23 Copyright cij17logo.gif (917 bytes)


Study on the morphology of PP-g-(St-co-MMA) compatilized PP/PVC blends
Diao Jianzhi, Ba Xinwu, Wang Sujuan, Ding Haitao
(College of Chemistry & Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002, China)

Abstract By using scanning electron microscopy (SEM), the morphology of polypropylene (PP)/polyvinyl chloride (PVC) blends compatilized by PP-g- (St-co-MMA) was investigated in this paper. SEM showed that the incorporation of PP-g-(St-co-MMA) into the PP/PVC blends resulted in a finer degree of dispersion of particles together with morphological evidence of interfacial adhesion. The morphology of PP/PVC blends were the typical "sea-island"structure at the large and low blending ratios of PP and PVC(by mass). The phase inversion occurred in PP/PVC (20/80) blends, the phase inversion zone was characterized by the blend's morphology of dual-continuous phase interpenetrated and interlocked; the compatibilizer PP-g-(St-co-MMA) made the phase inversion zone of PP/PVC (20/80) blends wide distinctly and definitely. The investigation showed that PP-g-(St-co-MMA) was a compatibilizer for PP/PVC blends.
Keywords morphology; PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA); PP/PVC; compatibilizer


����ϩ-�׻���ϩ������������֦�۱�ϩ���ݾ۱�ϩ/������ϩ���������̬�ṹ�о�

��־ ������ ���ؾ� ������
(�ӱ���ѧ��ѧ�뻷����ѧѧԺ, �ӱ� ����, 071002)

2005��1��24���ո壻��������ѧ�����о��ص���Ŀ(00142)

ժҪ ��������ɨ�������΢��(SEM)�о��˱���ϩ-�׻���ϩ������������֦�۱�ϩ[PP-g-(St-co-MMA)]���ݾ۱�ϩ/������ϩ(PP/PVC)���������̬�ṹ��SEM�۲������PP-g-(St-co-MMA)�����Խ���PP/PVC�������з�ɢ��ijߴ磬������ϵ�ķ�ɢ״̬����߹�����������ԡ��������ڸ�PVC�͸�PP�������ʱ������̬�ṹ�ǵ��͵�"����"�ṹ����PP/PVC(20/80)�������г�����������������"����" ���෴ת���򣬼������ݼ�PP-g-(St-co-MMA)ʹPP/PVC(20/80)
��������෴ת��������
�ؼ��� ��̬�ṹ PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA) PP/PVC ���ݼ�

    �ۺ���Ͻ�ĺ������������΢�۽ṹ�����ģ�����̬�ṹ�Ծۺ���Ͻ����ѧ�������ŷdz���Ҫ������[1-3],��ˣ��о��ۺ���Ͻ����̬�ṹ���ź���Ҫ��Ӧ�ü�ֵ���������塣������ۺ���Ͻ��Dz����ݵ���ϵ��һ����Ҫ������������(���ݼ�)���Խ��;ۺ���Ͻ�Ľ���������ʹ�ۺ���Ͻ�����֮���ܹ��õ����õķ�ɢ����̬�ṹ���������ȶ����۱�ϩ(PP)�;�����ϩ(PVC)��Ϊ�㷺Ӧ�õĴ��λ��֬��PP������������ѧ���ܡ��Ϻõ������Լ���ѧ�ȶ��ԣ�PVC�����ǿ�ȸߡ���ȼ�ͼ۸�������ŵ㣬���߹�������������ϵõ����������չ�[4��5]�����Ȼ�����ϩ(CPE)��PP/PVC��������΢����̬-������Ϊ-��ѧ���ܵĹ�ϵ�������о����ǿ[6-8]�ȷֱ����CPE��ABS��PP�����֦����ΪHPVC/PP����������ݼ����о��˲�ͬ���ݼ���HPVC/PP��ѧ����-������Ϊ-��΢����̬��Ӱ�졣Chung[9]�Ȳ��������ӿ����ۺ��Ʊ���PP��֦�ۼ�������������Ϊ���ݼ�������PP/PVC������������ԡ����ױ������þ۱�ϩ�൥���֦��[PP-g-(St-co-MMA)]����PP/PVC��������ѧ���ܺ�������Ϊ���о�[10]�������������PP/PVC(80/20)�������м���6��PP-g-(St-co-MMA)������ǿ�ȴﵽ���ֵ������4��PP-g-(St-co-MMA)���������ճ�ȴﵽ���ֵ��������SEM�о���PP/PVC�����ݼ�PP-g-(St-co-MMA)��PP/PVC������ϵ��̬�ṹ��Ӱ�졣
1 ʵ�鲿��
1.1 ԭ�ϼ�����

    PVC��SGS-6,��ҵƷ,�����绯��,PVC �ӹ�������Ϊ��ҵƷ��PP��T30S����ҵƷ,�й�ʯ�ʹ���ʯ�ͻ����ܳ���PP-g-(St-co-MMA)���ο�����[10]����, ����ϩ/�׻���ϩ�����(St/MMA)Ϊ1:1, MMA��֦��ԼΪ2.1%��˫����������XKR-160,�㶫տ����е����50 tƽ���򻯻���XLB-D400,���������ж������ܻ�е���޹�˾���������洦������SBC-1���й���ѧԺ��ѧ�������ģ�ɨ�������΢����KYKY-1000B��������ѧ�����������ģ�Vantage�����ǣ�����Tracor Northen ��˾��
1.2 ��������Ʒ���Ʊ�
  ��PVC�����λ�����Ǧ�����λ�������Ǧ��Ӳ֬���ʯ����������100:3:2:1:0.4�ı�����Ͼ��ȣ�����180���ܻ�2min���á�Ͷ��PP��PP-g-(St-co-MMA)��180���ܻ�2min��,����PVC������6min���ϣ�Ȼ��PP/PVC��PP/PVC/ PP-g-(St-co-MMA)��50tƽ���򻯻���180�棬10MPa,��ѹ4min��������ѹ10min��
1.3 ������ķ������ԣ�ɨ�������΢����SEM����̬�۲�
  ������Һ������ȴ��Ѹ�ٴ�ϣ��ڲ��Ͻ��������£�������߻�(THF)�Թ���������ʴ48Сʱ���Գ�ȥ����������PVC����������������º�ɣ���նƽ���KYKY-1000Bɨ�������΢���۲��������̬�ṹ,�Ŵ���500�������ٵ�ѹ25KV��
clip_image002.jpg (16742 bytes)
ͼ1 PP��PP-g-(St-co-MMA)�ĺ������ͼ
Fig.1 IR spectra of PP and PP-g-(St-co-MMA) A: PP; B: PP-g-(St-co-MMA)

2 ���������
2.1 PP-g-(St-co-MMA)�ı���

  ��PP-g-(St-co-MMA)�ĺ������ͼ��(ͼ1.B)��1730cm-1 �������շ�Ϊ�ʻ����������շ壬700cm-1�������շ�Ϊ��֦�ϵı������������շ壬��2720cm-1���Ҵ������շ���PP�Ǽܵ��������շ塣����MMA��St��PP�����˶൥���֦��Ӧ����Ӧ����ʽ��ͼ2��ʾ��


clip_image004.gif (2901 bytes)
ͼ2 PP�൥���֦��Ӧʾ��ͼ
Fig.2 Schematic Reactions of Radical Multi-Monomer Melt Grafting of PP

2.1 ���ݼ���������̬�ṹ��Ӱ��
    ͼ3Ϊ���벻ͬ��PP-g-(St-co-MMA)��PP/PVC(80/20)�������϶���THF��ʴ���SEM��Ƭ����Ȼ���ǵ���΢����̬�ṹ�ǵ��͵�������ͷ�ɢ�ಢ���"����" �ṹ����PP/PVC(80/20)�������У�PPΪ�����࣬PVCΪ��ɢ�࣬PVC��ɢ��PP�������У���ɢ������ϴ�PP/PVC(80/20)�м���PP-g-(St-co-MMA)��2-6�ݷ�Χ�ڣ���SEM��Ƭ���Կ�����PVC��ɢ��Ŀ�����Ŀ����PP-g-(St-co-MMA)�����������������࣬ PVC��ɢ�������С����ɢ���ھ��ȣ�ƽ�������𽥼�С��������PP-g-(St-co-MMA)�ﵽ6��ʱ��PVC������ɢ�̶ȴﵽ��ã�Խ��Խ���PVC��������С������ɢ��PP�����У�PP/PVC���������ӡ��������ڣ�һ���棬PP-g-(St-co-MMA)�е�MMA�ϵ��ʻ���PVC�Ĵμ׻���ԭ���γɷ��Ӽ����[11] (ͼ4),ʹ�ù�������������ܼ�С,������������,����ճ��ǿ�����ӣ���һ����,����PMMA(
d=19.0)��PVC(d=19.0-22.1)���ܶȲ������[11],PP-g-(St-co-MMA)�еIJ���MMA����ɢ��PVC������,��֦MMA����PVC�����������ӡ����ǣ���PP/PVC(80/20)�м���PP-g-(St-co-MMA)�ﵽ8��ʱ,��ͼ3.d���Կ���,��������PVC��ɢ��������,�����������������,PP��PVC�������������͡�˵��PP��PVC�ı�������������,������������,����֮���ճ������С�������������PP-g-(St-co-MMA)�������ϴ�ʱ,PP-g-(St-co-MMA)������PP/PVC�������PP��PVC��[12],ֻ��һ���ֵ�PP-g-(St-co-MMA)������PP/PVC������������,���ݵ�Ч�������á����Ͽɼ�,ֻ�м����������ݼ������ܴﵽ�������Ч����
clip_image006.jpg (4242 bytes) clip_image008.gif (4353 bytes) clip_image010.jpg (6140 bytes) clip_image012.jpg (4050 bytes)
��a��80/20/0      ��b��80/20/2       ��c��80/20/6     ��d��80/20/8
ͼ3 PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA)������Һ����϶����ʴ���SEM
Fig.3 The SEM of PP/PVC/PP-g- (St-co-MMA) blends

clip_image014.gif (1692 bytes)
ͼ4 PP-g-(St-co-MMA)����PP/PVC������Ľṹʾ��ͼ
Fig.4 Compatibilization scheme of PP/PVC by PP-g-(St-co-MMA)

2.2 ���������ɶ���̬�ṹ��Ӱ��
    ͼ5Ϊ��ͬ����PP/PVC�Ͳ�ͬ����PP/PVC����PP-g-(St-co-MMA)Ϊ6��ʱ���������϶���THF��ʴ���SEM��Ƭ��ͼ5.aΪPP/PVC(10/90)���������̬�ṹ����THF��ʴ��Ʒʱ����Ʒ���ѳ�����С��飬��С���dz���ɢ��ʵ��۲�������һС�����̬�ṹ��PVC�������࣬PP�Ƿ�ɢ�࣬PPֻ�оֲ������������࣬����Ϊ��״����״��̬��˵��PP��PVC�����ԽϲPP/PVC/PP-g-(St-co-MMA)(10/90/6)��������THF��ʴʱ��������Ʒ���ϸС��ĩ״���壬�޷��õ�SEM��Ƭ,������PP/PVC(10/90)�м���PP-g-(St-co-MMA)6��ʱ��PP��ɢ�������Ľ�С�ҽϾ��ȣ�PP/PVC���������ӡ�ͼ5.bΪPP/PVC(20/80)���������̬�ṹ�����д�����PP��PVC��֯��һ��ֻ��������PVC��С������ɢ��PP��PVC�໥�ᴩ�������Ƿ����෴ת�����򣬹��������ɽϴ����PP�ͽϴ����PVC���ɵ���������������"����"�ṹ��ͼ5.c��PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA)(20/80/6)���������̬�ṹ����ͼ5.b��ȣ�ͼ5.c��ȻҲ�γ���PP��PVC�����໥�ᴩ�����������ṹ������ͼ5.c���ɽ�С����PP�ͽ�С����PVC���ɵ���������������"����"�ṹ�������Ľṹ������ʹPP/PVC��������෴ת������[5]����ͬ��������PP/PVC(20/80)�м���PP-g-(St-co-MMA)�ܹ���Ч�ĸ���PP/PVC�������ԡ�ͼ5.dΪPP/PVC (40/60)���������̬�ṹ����PP/PVC(10/90)��ͬ,�Ѿ���ȫ�������෴ת��������ϵ��Ȼ��"����"�ṹ��PPΪ�����࣬PVCΪ��ɢ�ࡣͼ5.eΪPP/PVC/PP-g-(St-co-MMA) (40/60/6)���������̬�ṹ����PP/PVC(40/60)�е�PVC��ɢ����ȣ�������ıȽϾ��Ȳ��ҽ�С��ͬ��Ҳ������PP/PVC(40/60)����PP-g-(St-co-MMA)������PP/PVC(40/60)�������ԡ�
clip_image016.jpg (4846 bytes)
��a��PP/PVC10/90
clip_image018.jpg (4702 bytes)           clip_image020.jpg (6067 bytes)
��b��PP/PVC20/80 ��c��PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA) 20/80/6
clip_image022.jpg (4336 bytes)            clip_image024.jpg (4937 bytes)
��d��PP/PVC40/60 ��e��PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA) 40/60/6
ͼ5 PP/PVC/PP-g-(St-co-MMA)������Һ����϶����ʴ���SEM
Fig.5 SEM micrographs of PP/PVC/PP-g- (St-co-MMA) blends

3. ����

    �ڲ�ͬ������PP/PVC�м���PP-g-(St-co-MMA)ʹ��PP/PVC����̬�ṹ�����˱仯���ڸ�PP�͸�PVC�������ʱ�����������΢����̬�ṹΪ���͵�"����"�ṹ����PP/PVC(20/80)���ʱ��PP/PVC�γ����������໥�ᴩ��"����"�ṹ����PP/PVC(20/80)�м���PP-g-(St-co-MMA)�������෴ת��������


REFERENCES
[1] D A Zumbrunnen, C Chhibber. Polymer (Ju He Wu), 2002, 43, 3267-3277.
[2] R C Willemse, E J J Rarnaker, J van Dam, A Posthuma de Boer. Polymer (Ju He Wu), 1999, 40, 6651-6659.
[3] R Mezzenga, C J G Plummer, L Bough, et al. Polymer (Ju He Wu), 2001, 42, 305-317.
[4] Wenyi Shu, Riguang Jin. China Plastics (Zhong Guo Su Liao), 1991, 5(4), 14-19. .
[5] Wenyi Shu, Riguang Jin. Polymer Materials Science & Engineering (Gao Fen Zi Cai Liao Ke Xue Yu Gong Cheng), 1992, 3, 57-60.
[6]Dou Qiang, Zheng Chang Ren, Cheng Jin Heng, et al. China Plastics (Zhong Guo Su Liao), 1996, 10 (6), 37-42.
[7] Dou Qiang, Zheng Chang Ren, Tian Chuen Xia, et al. Plastics Science &Technology,1997, 1, 1-5.
[8] Zheng Chang Ren, Dou Qiang, Wu Shi Shan, et al. Polymer Materials Science & Engineering (Gao Fen Zi Cai Liao Ke Xue Yu Gong Cheng), 1998, 14 (3), 122-125. [9]T C Chung, D Rhubright. Macromolecules (Da Fen Zi), 1994, 27, 1313-1319
[10] Lianlong Hou, Xinwu Ba, Shuwen Zhang et al. Polymer Materials Science & Engineering (Gao Fen Zi Cai Liao Ke Xue Yu Gong Cheng), 2002, 18 (6): 141-144.
[11] Songmao Chen, Zuoqin Tan, Shengzhao Zhong, et al. Polymer Materials Science & Engineering (Gao Fen Zi Cai Liao Ke Xue Yu Gong Cheng), 1995, 11 (2): 112.
[12] Xiaolin Xie, Bogeng Li, Yuan Chen, et al. Polymer Materials Science & Engineering (Gao Fen Zi Cai Liao Ke Xue Yu Gong Cheng), 1999, 15 (5): 109.