HDPE增韧改性的总结笔记

HDPE增韧改性的总结笔记

共混改性是指在一种树脂中掺入一种或多种其他树脂（包括塑料和橡胶），从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。其实质是靠大分子自身运动和在外力作用下各组分互相渗透、互相分散、互相粘接的物理混合过程。多数情况下，两种聚合物共混在热力学上是不相容的，这就排除了形成完全均相共混物的可能性。实际上，共混物具有一定微相大小的两相结构区是我们所需要的。但是两相间的界面状况对共混物性能影响很大，比如界面张力大，两相之间粘附力就差。

塑料改性不仅能降低塑料制品成本，提高企业效益的最有效的途径，更重要的事塑料改性是获得具有独特功能的新型高分子材料的最佳途径。要研制一种具有独特功能的高分子材料，通常是耗时多和需要较多的投资的，有些甚至是难以实现。但通过几种具有不同性能的材料共混和填充改性，就可以制成多功能的高分子材料，满足多种用途的需求。这种研制方法不仅成本低，而且容易。

高密度聚乙烯(HDPE)是一种应用范围非常广泛的热塑性塑料，世界产量仅次于PVC和LDPE居第三位。由于HDPE树脂具有良好的物理机械性能、较高的使用温度，优良的耐寒性能等，因此被广泛用于加工各种塑料制品。但由于其结晶度高，因而它的冲击强度差以及耐环境开裂性差等缺陷制约了它的适用范围,故国内外开展了大量增韧改性HDPE研究工作，人们采用填充改性、共混改性以及直接工具等方法进行改性研究，其中以填充改性最为简单和经济。但传统的填充改性却往往使作为结构材料主要力学性能的韧性、强度大幅度下

降，效果不是很理想。常采用的增韧助剂有：弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料；增强的助剂有：玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维。早期通常采用橡胶类弹性体颗粒进行，如：ABS、HIPS和PP/EPOM 等增韧体系。随着非弹性体增韧新思想的提出，人们在应用刚性无机离子增韧增强改性方面进行了开拓性的研究。目前人们对弹性体及非弹性体粒子增韧机理的观点很多，主要有：橡胶粒子诱发多重银纹理论，银纹与剪切带相互吸收冲击能理论；有机刚性粒子在基体应力场作用下变形吸收冲击能理论和无机刚性填料粒子周围应力场的叠加作用可增强基体的剪切屈服和塑料变形从而吸收冲击能量理论等等。

国内外对HDPE的增韧改进做了大量的研究工作中普遍认为用弹性体增韧的效果最好。弹性体粒子形态（尺寸大小、密度及性质）、基体性质（韧性）和弹性体粒子的界面状况是影响共混体系增韧效果的三个主要因素。弹性体增韧HDPE在其韧性大幅度提高的同时，刚性却显著降低。究其结构方面的原因主要有三个：其一，HDPE是一类非极性结晶性聚合物，与弹性体的相容性差，界面结合力小，易发生界面脱粘；其二，弹性体作为分散相，未适度交联，在外力作用下易发生分子间滑脱而产生“空化”；其三，要想增韧效果明显，必须加大弹性体的含量，致使增韧HDPE中低刚性成分太多。所以在使HDPE韧性大幅度提高的同时尽可能的保持其刚性就成了添加弹性体填料方面研究的重点。所以要获得优良的冲击性能，弹性体分散相粒径应利用等粘度原则，可获得最小的分散相粒径，从而获得良好的增韧效果的共混材料；弹性体与基体间要有良好的相容性。因为不相

容的体系中加入增容剂后，其作用相当于表面活性剂在水、油混合物中的乳化作用。增容剂均匀的分布在两种聚合物的界面，显著的降低了共混物组分间的界面张力，减小了分散相的尺寸，大大提高了两相之间的黏合强度。增容剂的存在稳定了分散相，抑制了颗粒的聚结，有效的改善了组分间的相容性。

添加弹性体增韧的研究主要流程：挤出共混造粒注射成型拉伸试样实验观察分析。

使用无机刚性粒子对高分子材料进行增韧，是近年来高分子材料科学领域出现的一项重要的新技术，这项技术可在不降低强度的基础上，是高分子材料的刚性和韧性大幅度的提高，刚性粒子增韧技术的出现，标志着人们对高分子复合材料中无机刚性粒子表面、界面上认识的飞跃，也标志着人们对高分子增韧理论认识上的飞跃，它必将为高分子材料的改性带来革命性的进步。

目前对刚性无机粒子增韧的基本条件初步认识有三条：1、粒子与树脂界面结合必须良好；2、基体有恰当的脆韧比；3、分散粒子要有恰当的尺寸。刚性无机粒子增韧机理可以认为是：1、刚性无机粒子的存在产生应力集中效应，易引发粒子周围树脂发生微观损伤，吸收一定变形功；2、刚性粒子的存在能阻止裂纹扩展或钝化及终止裂纹，不致发展成破坏性裂缝。另外，从复合材料的观点分析，若粒子刚硬，且粒子与数值界面结合紧密，如粒子经特定的改性剂处理，则助剂粒子也能承受拉应力，起增强改性的作用。在塑料材料中加入无机填料，不仅可以明显降低材料成本，而且还可以适当改善材料的力

学模量、耐热性能和表面硬度等材料性能，然而，在塑料材料中加入无机填充材料后一般都会使材料性能变脆，缺口冲击韧性下降，材料的使用性能收到明显影响。故其填充材料的加入量不宜过多一般加入量在10%左右，因此这也限制了该种改性方法的进一步深入发展。如何能在既增加填充量，明显降低塑料材料生产成本的同时，也显著提高其材料的缺口冲击韧性、力学模量和耐热性等，提高塑料材料的使用性能，已经成为近年来人们所关注的热门话题“刚性填料粒子增韧塑料材料”。研究比较多的填料有：短切玻璃纤维、碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅灰石、二氧化硅等。该填料与基体HDPE的表面能相差很大，为了提高界面的相容性，需对其进行表面处理，往往通过添加偶联剂和增溶剂的方法获得。且复合偶联剂处理方法明显优于单一偶联剂处理方法。将刚性粒子添加偶联剂进行表面处理，使得刚性粒子能与基体树脂界面结合度提高，改善两种性质完全不同物质的相容性，但是体系的抗张强度往往降低。刚性粒子的粒径、粒径分布、含量及其试样熔体冷却速率等与其基体的诱导结晶效用及材料韧性间的关系等因素对改性影响很大。

添加刚性粒子的研究方法：添加助剂后通过比较拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度等参数确定最佳配方。