低密度聚乙烯(LDPE)共混改性聚丙烯(PP)

低密度聚乙烯(LDPE)共混改性聚丙烯(PP)

一、实验目的

通过本实验，使学生初步了解和掌握聚丙烯的性能以及聚合物共混改性的方法；了解标准试样的制备方法；了解并掌握简单的聚合物复合材料的表征方法和测试手段，为毕业论文实验打下良好的基础。聚丙烯（PP）的合成和应用可以追溯到上1950年，一位名叫Natta 教授成功地在实验室合成聚丙烯[1]。大半个世纪过去，几代科研人员的投入大量精力，已经把聚丙烯从实验室产品开发成为富有功能的合成树脂的主导成员。现今，聚丙烯是热塑性树脂中发展很成熟的种类之一。我国对聚丙烯的基础性研究已有半个世纪，生产技术从催化剂的获得到聚合工艺的精进，以及新产品和新应用领域的开发都有很大进步，然而，同国外同行研究成绩相比，我国从聚丙烯产品的开发到应用均还存在差距，因此，聚丙烯领域的相关研究还有很大空间[2]。

聚丙烯与聚乙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，ABS 组成五大通用塑料，其增长速度最快、开发潜力最大的一类树脂[3]。聚丙烯作为热塑性树脂，具有很好的实用性，并且价格低廉，在人们的日常生活和工业生产制造等多个领域到处都发挥着重要作用。

聚丙烯(PP)具有比重小、耐热性好、耐腐蚀性好、成型加工容易、力学性能优异且原料来源丰富、价格低廉等优点[1]，已经在全世界范围内大量生产和使用，其产量仅次于聚乙烯，成为第二大塑料品种[2]。聚丙烯的优点得以让其迅速发展，但同时聚丙烯的缺点却也限制了其在各行各业中的应用，比如聚丙烯强度不高、易老化、易燃、韧性差、

耐寒性差、低温易脆断、成型收缩率大、抗蠕变性能差、制品尺寸稳定性差、易产生翘曲变形等等[3]。因此，对聚丙烯的改性势在必行。从二十世纪六、七十年代起国内外就开始针对聚丙烯的缺点、对其如何改性进行了大量的研究，采用了多种方式对聚丙烯进行改性，提高了聚丙烯的性能，大大扩展了聚丙烯的应用范围[4-5]。

对聚丙烯的改性方法可划分为化学改性和物理改性。化学改性有共聚、接枝、交联等，物理改性有共混、填充、增强等。对聚丙烯的改性可以改善其性能的不足，同时又可以增加新的性质，可制备满足各行各业不同要求的专用料。改性方法中由于共混改性方法简单效果好、而且投资较少成为目前改性中使用最多的方

法。

二、实验原理

本实验通过聚丙烯（PP）/低密度聚乙烯（LDPE）共混改性，研究其性能的变化。

聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.9-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，分子量约8万一15万。成型性好，但因收缩率大(为1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好。

PP的熔体质量流动速率（MFR）通常在1~100。低MFR的PP 材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚

型的抗冲强度比均聚型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.6~2.0%

低密度聚乙烯（LDPE）又称高压聚乙烯，是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。LDPE主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。通过对PP的混合，可以使其综合性能大大提高。

PP作为一种通用塑料。力学性能良好，价格低廉但其对缺口敏感，缺口冲击强度较低，为此，我们需要对PP进行增韧。而LDPE 分子链柔顺，柔韧性好。两者溶解参数相近，极性相似，若将PP与PE共混合金化可达到增韧的效果。目前，PE增韧PP，是最常用、最经济。也是最成功的共混增韧体系。

PP为结晶性聚合物,其生成的球晶较大,这是PP易于产生裂纹、冲击强度较低的主要原因。若能使PP的晶体细微化,则可使冲击性能得到提高。PP与PE共混体系中,PP与PE都是结晶性聚合物,它们之间没有形成共晶,而是各自结晶。但PP晶体与PE晶体之间发生相互制约作用,这种制约作用可破坏PP的球晶结构,PP球晶被PE分割成晶片,使PP不能生成球晶，随着PE用量的增大，这种分割越来越显著，PP晶体则进一步被细化。PP晶体尺寸的变小，使其冲击性能得到提高。

三、实验材料及仪器

主要的实验材料：聚丙烯（PP）北京化学试剂厂

低密度聚乙烯（LDPE）北京化学试剂厂主要实验仪器与设备：

名称规格、型号生产厂家

双螺杆挤出机TE-35南京瑞亚高聚

专用热压机JFYSO 吉林大学科教仪器厂

冲片机CP-25 吉林大学科技仪器厂

真空烘箱DZF-6020吉林大学科技仪器厂

电子称量天平JS10-01吉林大学科教仪器厂

塑料球压痕硬度计QYS-96长春市智能仪器设备有限公司微机控制万能试验机WSM-SK长春市智能仪器设备有限公司热重分析仪HTG-1北京恒久科学仪器厂

熔体流动速率仪SRZ-400E

四、实验步骤

1、材料称取

分别将聚丙烯、低密度聚乙烯放入50℃真空烘箱12h，然后用称量天平分别称取已烘干处理的PP 450g、LDPE 50g

PP 400g、LDPE 100g

PP 350g、LDPE 150g

PP 300g、LDPE 200g

PP 250g、LDPE 250g

另取1000gPP作为空白对照实验。

2、材料共混挤出成型

接通电源，通过控制屏上的加热和冷却开关，将料筒温度加热到设定温度，恒温10min。启动电机，然后通过控制面板上转速控制旋钮，使数显屏上的转速指数达到指定转速。将上述称量的聚丙烯/低密度聚乙烯，分别有秩序地放入挤出机料斗中。挤出圆条之后，经水槽冷却，牵引，然后切粒。

注意：仪器在操作过程中挤出机头和混炼机头部分均带有高温，切勿将身体靠近、接触以上部分，操作时应佩戴隔热手套如厚布手套、石棉手套，以免出现烫伤等事故发生。电机启动时，温度必须升到所需温度后，方可启动电机。电机旋转时应先从小到大逐渐增加旋转速度。关停电机后，应将速度旋钮逐渐调至零。

3、复合材料加热压片

取规格为230mm*165mm*2mm铁板，于最大面中间切割

130mm*70mm的矩形孔制成模具。

取一块面积大于模具板的铁板，上面铺设聚四氟乙烯纸，再放上模具。将造粒后的纳米复合材料均匀的铺满模具空间内腔，放在温度为180℃的JFY50型专用热压机中的加热板上，待材料粒完全熔融后，再铺设一层聚四氟乙烯纸与一块大铁板，做保压成型处理。

设定压强为10Mpa,保压5秒，放气10秒，保压放气共三次，将材料中的气泡完全排出。末次保压5分钟，后将三块铁板一同取出，并进行冷却保压处理，时间为5-10分钟。将制成的试样板从模具中