相容剂在聚合物复合材料领域至关重要。它们可提高（1）聚合物与填料或增强剂之间的相容性；（2）填料或增强剂在基质中的分散性。典型的相容剂含有两性基团，它可通过物理作用或化学反应与不同极性的两种材料连接，增强两种材料的界面粘附性并形成稳定结构，最终使连续相兼容。常用的连续相材料为热塑性树脂和热固性树脂。
热塑性树脂环境友好，加热可达熔点，冷却即恢复。热固性树脂，如高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）是典型的连续相材料。HDPE聚合物的结晶度高（60-80%）、熔点高（135℃），可通过支化聚乙烯与共单体聚合获得。HDPE的长链和短链数量非常少（每1000个碳原子<2个甲基）。一般填料组分（相容剂和填料）和树脂通过熔融混合制备复合材料。目前，常用的无机填料有CaCO3、二氧化硅、云母等。
由于廉价、使用方便、白度好、性能好、可提高材料的拉伸强度、拉伸模量和韧性，CaCO3是制备聚合物复合材料时使用最多的填料。加入CaCO3不仅可提高材料的力学性能，也可提高熔化热、结晶度、成核过程以及硬度。通过控制CaCO3的用量和冷却过程可获得结晶度适合的材料来制备透明的塑料产品，如透明薄膜和电器外壳。
由于上述原因，大多数业内公司都采用CaCO3作为填料，并添加相容剂以降低HDPE复合材料的制备总成本。增容剂的选择和用量是影响复合材料性能的重要因素，合适的增容剂用量可提高复合材料的性能。当CaCO3含量较低时，小分子增容剂，如钛酸酯和铝酸酯耦合剂是有效的，但当CaCO3含量较高时（40 wt%），这些小分子耦合剂的效果并不明显。大分子相容剂，如接枝马来酸酐的聚烯烃树脂、接枝丙烯酸的聚烯烃树脂虽然能适度的提高树脂和填料的相容性，但需加入5-8wt%才有效果，且这些相容剂会降低材料的热形变温度，最终导致不必要的交联和复合材料降解。
另外，上述两种相容剂都是合成的，不利于绿色环境的发展。因此，使用绿色和可再生资源做原材料合成相容性好、可显著提高复合材料性能的相容剂是当前的研究方向。环氧大豆油（ESO）是大豆油经环氧化反应而得到的一种可再生资源。ESO分子链中含有4-6个环氧基团，在适当条件下可发生开环反应。
桂林科技大学、曙光橡胶工业研究设计院的陆绍荣教授等用ESO、丝氨醇、缩水甘油作为原料，合成了新型绿色相容剂ESO-g-HPG，并用其提高HDPE与CaCO3的相容性。研究结果表明，经ESO-g-HPG改性的CaCO3可有效强化CaCO3/HDPE的力学性能。相比于不添加ESO-g-HPG的CaCO3/HDPE复合材料，添加1wt%（根据CaCO3的重量计算）ESO-g-HPG和30wt% CaCO3的复合材料，其拉伸强度和抗冲击强度分别提高了33.5%和25.7%。加入40wt%的CaCO3，拉伸强度和抗冲击强度提高26.4%和800.8%。
相比于市售相容剂TA 1618，所得新型相容剂对提高复合材料力学性能的效果更为显著，这是由于ESO-g-s-HPG提供了更好的界面相容性。SEM测试表明，ESO-g-s-HPG能有效减小CaCO3和HDPE界面区域的间隙尺寸。分子动力学模拟说明，通过抑制填料聚集，ESO-g-s-HPG的超支化结构可显著强化填料和聚合物之间的相互作用。超支化相容剂可形成桥接的NP连接以保持拉伸时复合材料的强度。ESO-g-s-HPG还可提高CaCO3/HDPE复合材料的热性能。
图. （a）模拟材料的合成示意图，红色球代表相容剂的碳链，蓝色球代表末端羟基；（b） ESO-g-s-HPG的结构； (c) ESO的结构
参考文献：Hua Zhou , Liangdong Ye , Shanrong Li , Ziwei Li**, Zhouqiao Wei , Zhiyi Huang*** , Shaorong Lu* , Dongming Chen, Zuocai Zhang, Yuqi Li. Composites Science and Technology 2022, 219, 109251.
威海晨源分子新材料有限公司成立于2011年，是一家国家级高新技术企业。公司先后获批山东省工程技术研究中心、山东省品牌国际科技合作基地、山东省院士工作站、山东省知名品牌、山东省隐形冠军等技术创新平台及荣誉。创始人李武松博士毕业于北京大学，是中国树枝状聚合物产业化的创始人，先后获得山东省组织部颁发的山东省泰山产业领军人才，山东省人社厅颁发的山东省有突出贡献的中青年专家，山东青年五四奖章、山东省优秀科技工作者、2018年度威海市市长质量奖、威海市科学技术一等奖、威海市十大杰出青年、2020“大国之材”年度人物，荣获共青团中央和人社部颁发的第十一届中国青年创业奖等荣誉称号。
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