[发明专利]具有可控物理性能的聚合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚合物的化学处理，特别是用含氟的混合气体与该聚合物进行化学反应使表面得到改性，经过如此处理的聚合物能够与多官能聚合物形成液体混合，从而制得具可控物理性质的新颖产品。

现代工业中所面临的一个问题是大量的各种聚合物材料的废品和碎片的处理问题，其中大部分不能进行生物降解，也不易分离出有用的成分。特别是橡胶轮胎工业这一问题很突出，尽管报废的轮胎一年年成堆大量增加，然而没有一种有效的办法将它们回收利用。本发明正如下文所述，对于如何处理报废的弹性体、废弃的聚合物材料以及来自加工厂的边角料和不合格制品中得到的其它碎料提供了一条实际可行的有利的出路。

本发明除可对前述问题予以解决之外，还进一步提供了一种具有优良的综合物理性质的复合塑料的生产方法。过去，这种复合塑料是通过将两种或多种聚合物进行机械掺混或化学结合的办法制造的。例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）是将聚丙烯腈（一种硬质聚合物）接枝到聚苯乙烯-丁二烯（一种弹性聚合物）上而制成的。通常是采用掺混的方法。将两种材料以物理方式结合成复合材料。这方面的实例有：聚对苯二甲酸丁二酯与聚碳酸酯（一种非常刚硬的材料）制成的掺混型复合材料。但是用已知的化学方法制成复合型聚合物，要求非常精确地控制工艺条件才能制成具有所需的均一特性的产品。另一方面，可用的物理制备方法要求在组成的材料之间有良好的相容性以避免物相 分离，这样就缩小了能够彼此相互结合的聚合物的可选择范围。实际上也就排除了高弹性材料与硬质塑料的掺混物，因为它们往往是互不相容的。因此在本行业中限于将这些物料中的较少种类进行聚合物的化学及物理方式掺混。

此外，本发明提出的另一个问题是如何使各种各样的废弃的聚合物材料例如用过的轮胎或聚酯制的汽水瓶变为有用的材料。因为找不到更好的处理方法，本行业停止在采用烧毁的办法处理，这就带来严重的污染问题，同时即使将废弃材料埋入地下也变得越来越不可接受了。

按照本发明的一个办法，将废弃的聚合物材料和其他聚合物在粉碎的状态下对其表面进行化学改性，从而提供可混合或结合到聚合物基质中的颗粒，提供具有所要求的受控性质的新颖聚合物产品。这些颗粒的化学改性将如下文所述，是在受控的条件下，并有其它活性气体存在下，通过与氟的作用来实现的。

各种聚合物材料的表面氟化在专利文献和其它技术文献中已有叙述。这些氟化的目的有显著的差异，在一些例子中看来很不一致。在选择的操作条件下进行氟化后所得的主要性质通常是：

（a）由聚合物塑料制成的合成纤维和织物对水的芯吸性和对湿气的传递性能得到了改善（见美国专利3，940，520;3，988，491;4，020，223）;

（b）对汽车轮胎或其他橡胶制品中掺入的聚酯纱和帘线进行处理（美国专利4，009，304）;

（c）用以处理天然和合成橡胶以改进其润滑性即减小表面摩擦（美国专利3，389，098）;

（d）改善抗溶剂性和/或减低有机液体对容器的渗透性（英国专利1，244，971;美国专利2，811，469;美国专利3，413，226;美国专利3，992，221;美国专利3，862，284）。

Schonhorn等人（见Journal    of    Applied    Polymer    Science，vol. 12，pp1231-7，1968）曾介绍聚乙烯的表面氟化来改进粘结性能。

按照本发明，起始聚合物在研磨很细的状态下用氟和至少一种别的活性气体的混合物进行处理，使该聚合物的表面得到化学改性。经处理后的聚合物颗粒与一种或一种以上的多官能聚合物形成液体的相容性更好，从而更易于与之混合。在某些情况下，在化学改性的颗粒与该液体之间，和（或）在这种改性的颗粒与多官能液体中的各组分就地形成的聚合物之间，可在经处理的颗粒表面发生化学反应，于是生成了一种新的以化学键结合的聚合物材料。通过经气体处理的颗粒和多官能液体之间比例的变化，便可以使最终制成的聚合物材料的性质控制固定，以适于最后用途。这样在本发明的实施中大大地克服了或避免了聚合物在物理掺混中迄今所遇到的种种局限性，因为在起始聚合物颗粒的表面处理中所用的活性气体的组成能够事先选择，使得处理后的聚合物颗粒与其后的液体处理组合物的组分之间具有相容性，从而避免出现物相分离的问题。