聚丙烯的增韧改性)
高分子聚丙烯(PP)增韧改性技术
高分子聚丙烯(PP)增韧改性技术摘要:聚丙烯(PP)作为一种成熟的热塑性塑料,在机械性能好、无毒、相对密度低、耐热性好、耐化学性强、电绝缘性高、易于加工成型等诸多方面具有优异的性能。
此外,原料易得,价格相对较低,因此已广泛应用于家电、建筑、汽车、包装等轻工业领域和化工领域。
关键词:聚丙烯;化学改性;物理改性;增韧改性;一、化学改性1.接枝改性。
PP接枝改性就是在其分子链上引入适当基团,利用二者极性和反应性,即可改善PP性能上的不足,同时赋予其某些特殊功能,又能很好地保持其优异特性。
因此接枝改性是扩大PP应用范围的一种行之有效的方法。
在马来酸酐(MAH)固相接枝改性聚丙烯(PP)的过程中加入合适比例的异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)作为共聚单体,可以大大提高MAH在PP上的接枝率,同时可以有效抑制在普通固相接枝过程中PP的严重降解,得到了性能较好的高极性PP与普通固相接枝法与熔体接枝法对比,双单体固相共聚接枝改性PP是一种得到高极性PP的有效方法。
2.交联改性。
PP交联的方法可采用有机过氧化物、氮化物(化学交联)和辐射交联等。
其主要区别在于引起交联反应活性源的生成机理不同。
交联过程是用带有烯类双键的三官能团的有机硅烷在少量过氧化物的存在下,与PP在挤出机中熔融共混完成接枝反应(或者与丙烯单体共聚),然后在水的作用下,硅烷水解成硅醇,经缩合脱水而交联。
该技术的关键是在接枝反应时必须严格监控,防止PP降解。
PP经交联后赋予其热可塑性、高硬度、良好的耐溶剂性、高弹性和优良的耐低温性能等。
研究了在聚丙烯(PP)隔膜表面接枝二乙烯基苯(DVB)/丙烯酸甲酯(MA)交联聚合物网络,提高隔膜高温条件下尺寸稳定性的改性方法。
在PP中加入低密度聚乙烯(LDPE)和过氧化二异丙苯(DCP),提高PP交联度,从而大大提高PP 的熔融黏度。
研究了共混聚合物组分的种类和含量对PP交联度的影响。
结果表明,在共混过程中,部分PP和LDPE分子在热作用下相互促进,产生了接枝交联;共混物比纯PP的泡孔结构优且发泡效果佳,当LDPE为70%,发泡剂为5%,DCP为O.36%时,PP的发泡效果最好。
PP改性工艺全解析(含配方)
PP改性工艺全解析(含配方)
本文档旨在解析聚丙烯(PP)改性工艺的全过程,并提供相关配方。
以下是详细内容:
1. 聚丙烯(PP)改性概述
聚丙烯是一种常用的高分子材料,具有良好的物理和化学性能。
为了进一步改善其性能,人们开发了多种改性工艺。
2. 常见的聚丙烯改性方式
以下是常见的聚丙烯改性方式:
2.1 增韧改性
增韧改性是指通过添加韧性剂或填充剂来提高聚丙烯的韧性。
常用的增韧剂包括乙烯丙烯橡胶(EPR)、塑料增韧剂等。
填充剂可
以选择碳酸钙、碳酸镁等。
2.2 抗静电改性
抗静电改性主要是为了改善聚丙烯的导电性能,以防止静电积聚。
常用的抗静电剂包括导电纤维、导电粉末等。
2.3 耐热改性
耐热改性是指通过添加耐热剂来提高聚丙烯的耐高温性能。
耐热剂可以选择氧化镁、氧化铝等。
3. 示例配方
以下是一种常见的聚丙烯改性配方示例:
- 聚丙烯:80%
- 乙烯丙烯橡胶(EPR):15%
- 碳酸钙:5%
4. 结论
通过上述分析,我们了解了聚丙烯改性的概述、常见方式及示例配方。
这可以帮助我们在聚丙烯的改性过程中做出正确的决策。
以上是对PP改性工艺的全解析,内容简洁明了。
PP增韧改性研究
一 PP增韧改性配方及成本
树 脂:PP(T30S) 增 韧 剂:POE(8200) 填 料:碳酸钙 抗 氧 剂:抗氧剂1010 100 20 12 1.3
பைடு நூலகம்
树脂:
PP(T30S)
成本大约为:12150元/t 厂家:南京春开塑胶制品有限公司
增韧剂: POE(8200) 成本大约为:17100元/t
填料:
碳酸钙 成本大约为:560元 /t 厂家:萍乡市赣碱龙轻质碳酸钙有限公司
抗氧化剂:
抗氧剂1010 成本大约为:44800元/t 厂家:上海惠今化工贸易有限公司
参考配方报价表
品种 PP(T30s)
POE (8200) 碳酸钙 抗氧剂 1010 总计
加入量 100
20
单价 本次估价 12150元/t 9113元
四 . 结束语
POE具有较小的内聚能,较高的剪切敏感性, 加工时与聚丙烯的相容性好,其表观切变粘度对温 度的依赖性与PP接近,对PP增韧效果显著。另外 POE在原料采集方面的优势,使其成为近年来比 EPDM、SBS、BR等更具发展潜力的增韧剂。 近年来,PP的增韧改性,已成为其工程化的重 要手段。PP的原材料优势,使其在塑料的开发与应 用中,始终占有相当重要的地位。可见,未来的PP 改性材料,将会得到更加广泛的应用。
厂家:上海千峰化工有限公司
POE与PP的相容性非常好,增韧效果尤其是 低温增韧效果十分明显,优于EPDM,且弯 曲模量和拉伸强度下降幅度小。POE在PP 中加入量超过15%时,增韧效果迅速提高。 POE中长支链的引入大大提高了其在PP母 体中的分散性,从而具有有利于冲击韧性的 理想形态和黏弹性。与其他弹性体相比,较 少的POE就可以使PP获得高的低温冲击强 度,减少了加入弹性体而引起的刚性和强度 的损失。
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究聚丙烯 (Polypropylene, PP) 是一种常见的热塑性聚合物,具有良好的力学性能和化学稳定性。
然而,其脆性和低冲击强度限制了其在一些应用领域的使用。
因此,为了提高聚丙烯的韧性和抗冲击性能,需要进行增韧改性。
本文将探讨聚丙烯增韧改性的两种常用方法:POE (Polyolefin elastomer) 和 EPDM (Ethylene-propylene-diene terpolymer)。
POE是一种弹性体,其结构中含有少量的丙烯,在聚丙烯中以分散相形式存在。
POE与聚丙烯之间的相容性较好,可以有效提高聚丙烯的抗冲击性能。
研究表明,随着聚丙烯中POE含量的增加,聚丙烯的拉伸韧性和冲击强度都会显著提高。
这是因为POE的弹性性质可以吸收冲击能量,从而有效减少聚丙烯的脆性。
EPDM 是一种橡胶弹性体,其结构中含有乙烯 (Ethylene)、丙烯(Propylene) 和二烯 (Diene)。
EPDM 能够与聚丙烯形成良好的相容性,并且可以在聚丙烯中有效分散。
EPDM 可以提高聚丙烯的拉伸韧性、冲击强度和耐热性。
研究表明,聚丙烯中 EPDM 的含量增加,可以显著提高聚丙烯的冲击强度和抗拉伸性能。
这是因为 EPDM 的弹性性能可以增加聚丙烯的延展性,从而提高聚丙烯的韧性。
POE和EPDM的增韧效果取决于它们与聚丙烯的相容性和分散性。
实验研究发现,聚丙烯中POE和EPDM的颗粒分散均匀,并且与聚丙烯形成良好的相容性,可以显著提高聚丙烯的韧性和抗冲击性能。
此外,研究还发现,POE和EPDM的分子量对聚丙烯的增韧效果也有一定影响。
较低分子量的POE和EPDM往往能够更好地分散在聚丙烯中,并且可以提供更好的增韧效果。
总之,POE和EPDM都是常用的聚丙烯增韧材料。
它们能够与聚丙烯形成良好的相容性,提高聚丙烯的韧性和抗冲击性能。
选择适当的POE或EPDM材料,并控制其含量和分子量,可以获得理想的聚丙烯增韧改性效果。
聚丙烯增韧改性研究进展
( Co l l e g e o f Po l y me t Sc i e nc e a nd Eng m e er l ng ’
Si c hua n U ni ve r s i t y , Ch e n g d u, S i c h u a n, 6 1 0 0 6 5 ) Abs t r a c t : The n ov e l a nd e f f e c t i v e t o ug he n i ng m o d i f i c a t i ons of po l y pr o py l e ne i n r e c e n t ye a r s a r e s y s t e ma t i c a l l y r e v i e we d . Di f f e r e nt t ou gh e ni ng s y s t e ms ha v e b e e n s u mma r i z e d f r om f o ur a s p e c t s s uc h a s t he c r y s t a l m o r ph ol o gy, t h e c r y s t a l s t r uc t ur e,t he wa y o f e x t e r — na l f o r c e d i s s i p a t i o n a nd t he a mor ph ou s s t r u c t ur e . Ba s e d o n t he c l a s s i c a l t o u ghe ni n g me c ha ni s m s,t he i n t e r na l me c ha n i s ms o f t he s e f o ur t o ug he n i n g m e t ho ds ha v e b e e n de e pl y i n v e s t i g a t e d a nd a na l y z e d. I t i s e mp ha s i z e d t ha t t he e nh a nc e me nt o f t he di s s i pa t i o n o f e x — t e r n a l f o r c e i n t h e m a t r i x i s t he ke y p oi nt o f t ou gh e ni n g po l yp r o p yl e ne, o n wh i c h f ur t he r r e s e a r c h pr o s p e c t s a r e a l s o p r op os e d . Ke y wo r d s: i s o t a c t i c po l yp r op y 1 e ne; i mp a c t t ou g hne s s; c r y s t a l s t r uc t u r e; e l a s t o me r
聚丙烯增韧改性的方法及机理
聚丙烯增韧改性的方法及机理PP本身脆性(尤其是低温脆性)较大,用于对韧性要求较高的产品(特别是结构材料)时必须对PP进行增韧改性。
1 无规共聚改性采用生产等规PP的工艺路线和方法,使丙烯和乙烯的混合气体进行共聚,即可制得主链中无规则分布丙烯和乙烯链节的共聚物。
共聚物中乙烯的质量分数一般为1%~7%。
乙烯链节的无规引入降低了PP的结晶度,乙烯含量为20%时结晶变得困难,含量为30%时几乎完全不能结晶。
与等规PP相比,无规共聚PP结晶度和熔点低,较柔软,透明,温度低于0℃时仍具有良好的冲击强度,一20%时才达到应用极限,但其刚性、硬度、耐蠕变性等要比均聚PP低10%~15%。
无规共聚PP主要用于生产透明度和冲击强度好的薄膜、中空吹塑和注塑制品。
其初始热合温度较低,乙烯含量高的共聚物在共挤出薄膜或复合薄膜中作为特殊热合层得到了广泛应用2 嵌段共聚改性乙丙嵌段共聚技术在20世纪60年代即已出现,其后很快得到推广。
美国从1962年开始工业化规模生产(丙烯/乙烯)嵌段共聚物,该共聚物含有65%一85%的等规PP、10%一30%的乙丙共聚物和5%的无规PP 。
(丙烯/乙烯)嵌段共聚物与无规共聚PP一样,也可以在制造等规PP的设备中生产,有连续法和间歇法两种工艺路线。
(丙烯/乙烯)嵌段共聚物具有与等规PP及高密度聚乙烯(HDPE)相似的高结晶度及相应特征,其具体性能取决于乙烯含量、嵌段结构、分子量大小及分布等。
共聚物的嵌段结构有多种形式,如有嵌段的无规共聚物、分段嵌段共聚物、末端嵌段共聚物等。
目前工业生产的主要是末端嵌段共聚物以及PP、聚乙烯、末端嵌段共聚物三者的混合物。
通常(丙烯/乙烯)嵌段共聚物中乙烯质量分数为5%一20%。
(丙烯/乙烯)嵌段共聚物既有较好的刚性,又有好的低温韧性,其增韧效果比无规共聚物要好。
其主要用途为制造大型容器、周转箱、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆包覆制品,也可用于生产薄膜等产品3 接枝共聚改性PP接枝共聚物是在PP主链的某些原子上接枝化学结构与主链不同的大分子链段,以赋予聚合物优良的特性。
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究聚丙烯(Polypropylene,PP)是一种重要的塑料材料,具有优异的机械性能和化学稳定性,广泛应用于自动化设备、日用品、医疗器械等领域。
然而,由于其韧性较低,很难满足一些特殊应用的要求。
因此,研究如何增强聚丙烯的韧性成为了近年来的研究热点之一聚丙烯的增韧改性技术主要包括添加增韧剂和改变聚合条件两种方法。
其中,添加增韧剂是最常用的方法。
聚丙烯增韧剂主要有弹性体增韧剂、碎片增韧剂和亲水性增韧剂等。
POE(聚乙烯/聚丙烯酸酯嵌段共聚物)和EPDM(乙烯/丙烯橡胶)是两种常用的弹性体增韧剂,其主要特点是具有良好的柔韧性、高韧性和低温性能。
POE与EPDM作为增韧剂改性聚丙烯的研究表明,它们能够有效提高聚丙烯的韧性和冲击强度。
研究发现,由于POE和EPDM的高柔韧性和高断裂韧性,其加入聚丙烯基体后能够有效吸收冲击能量,从而增加了聚丙烯的冲击强度。
同时,POE和EPDM的弹性能够减弱聚丙烯的刚性,使其具有更好的弯曲性和可塑性。
因此,POE和EPDM能够显著改善聚丙烯的韧性,使其更适合一些要求高韧性的应用领域。
此外,POE和EPDM还可以通过相容性改善聚丙烯的加工性能。
研究发现,POE和EPDM与聚丙烯的相容性较好,能够提高聚丙烯的熔融流动性。
这是因为POE和EPDM分子链中的醋酸酯基团和丙烯基团与聚丙烯基体具有一定的相互作用力,从而提高了聚丙烯的熔融温度和熔融流动性。
因此,在添加POE和EPDM增韧剂的情况下,聚丙烯可以更容易地加工成型,并且具有更好的表面质量。
综上所述,POE与EPDM作为聚丙烯的增韧剂能够显著提高聚丙烯的韧性和冲击强度,并改善其加工性能。
因此,在聚丙烯材料的应用中,POE和EPDM的使用具有重要的意义。
未来的研究可以进一步探索POE和EPDM增韧聚丙烯的工艺条件优化、界面结构调控等方面的内容,以实现更好的改性效果。
聚丙烯增韧改性中结晶形态的变化
聚丙烯增韧改性中结晶形态的变化 曹玉荣 李惠林(高分子材料工程国家重点实验室,四川大学高分子研究所,成都610065) 综述了聚丙烯(PP)增韧改性与结晶形态变化的关系,不同的共混组分对PP结晶行为的影响不同,分别有细化分割、共结晶、原位成纤复合等作用。
无机刚性粒子及有机/无机纳米粒子主要起到异相成核作用,诱发对增韧有贡献的β2晶的形成。
讨论了不同β晶成核剂对PP结晶的影响。
关键词:聚丙烯 增韧增强 结晶 共混物 成核剂 聚丙烯(PP)是典型的结晶性高聚物,其结晶形态对力学性能影响很大。
在低温或高应变速率下,由于吸收的冲击能量不能及时传递,材料显示出脆性,导致PP的应用领域受到限制[1]。
因此研究PP增韧改性及其与体系中结晶形态变化的关系具有现实意义。
1 结晶度及晶粒尺寸的变化等规聚丙烯熔体在降温过程中,生成的结晶基本上是α2球晶,球晶尺寸较大(直径约130μm)且边界清晰,结晶度高,具有良好的表面硬度、弹性模量、拉伸断裂强度,但晶粒间相互粘接较弱造成韧性很差。
球晶越大,性质越脆,因而球晶的大小影响材料的冲击强度。
研究表明,球晶的细化和不完整对提高材料的韧性是有益的,而结晶度的增大对于提高力学强度和刚度是有利的。
因此,力求细化、分割晶粒的同时,尽量不降低结晶度,成为增韧聚丙烯的一个重要着眼点。
据报道PP/HDPE共混物中两组分分别结晶,结晶时互相干扰,而且各自晶体的熔点均有所降低,但没有改变各自的晶胞结构。
随着HDPE的插入,PP球晶形态变得不完整,球晶逐渐被分割成晶片,最后达到了细化PP晶体,提高PP低温韧性的目的[2]。
Xavier[3]认为玻璃纤维对PP有异相成核作用,王宏岗等[4]研究表明,在含胺硅烷偶联剂处理过的玻纤与PP的复合体系中,加入经酸酐类改性的PP(MPP)时,由于界面上化学键结合及冷缩产生界面应力的作用,从而导致出现了在通常物理结合和弱化学键结合情况下不能产生的横晶。
分析发现,MPP的加入起到成核剂的作用,使晶核及微晶数量增多,球晶尺寸变小,结晶度有所提高,但未改变其晶型。
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究
POE与EPDM对聚丙烯增韧改性研究摘要随着我国交通运输体系的发展,聚丙烯(PP)一直被广泛应用于橡胶制品中。
聚丙烯本身的机械性能不足以满足橡胶制品的要求,所以需要对其进行改性改善。
本文旨在使用非共混物高分子改性剂与聚丙烯共混以改善其机械性能,并将其与EPDM有机硅橡胶进行比较。
实验中,POE和EPDM分别作为改性剂与聚丙烯共混。
研究了改性剂添加量对共混物机械性能的影响。
结果表明,POE的存在可以改善聚丙烯的机械性能,其中抗张强度提高到11.38MPa,抗拉强度提高到9.50MPa,断裂伸长率增加到241.18%,介电常数提高到2.97,吸水率提高到2.61%。
而与POE的改性相比,EPDM的改性效果并不明显,机械性能只有轻微提高。
从实验结果来看,POE具有更好的增韧改性性能,可以用于改善聚丙烯的机械性能,在橡胶制品中的应用有很大的潜力。
关键词:聚丙烯;POE;EPDM;增韧改性1 IntroductionAmong them, POE and EPDM have attracted more and more attention in rubber application. POE and EPDM have good tensile strength, fatigue strength and creep resistance [3-4]. Therefore, POE and EPDM can be used as modifiers to improve the mechanical properties of PP. In this paper, PP is used as base material,and POE and EPDM are used as modifiers to study their effects on the mechanical properties of PP.2 Experimental2.1 MaterialsPP used in this paper was provided by Shenzhen Zhongke Plastic。
聚丙烯增韧改性
聚丙烯增韧1.聚丙烯的发展历程自1957年意大利蒙科卡迪公司首次实现工业化以来,聚丙烯(PP)树脂及其制品发展速度一直位于各种塑料之首。
在1978年PP的世界产量超过了400万吨/年,仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯,位居世界第四位;1995年PP的世界产量达1910万吨/年,超过聚苯乙烯位居第三;2000年PP的世界产量为2820万吨/年,超过聚氯乙烯的2600万吨/年上升为世界第二;目前聚丙烯的世界产量达到了3838万吨/年。
在此同时,我国聚丙烯工业发展迅猛,1995年产量为107.3万吨,2000年已经突破300万吨,2004年产量迅猛增至474.9万吨。
初步估计到2006年底,我国PP的年总生产能力已经超过650万吨,在一定程度上缓解我国PP的供需紧张。
聚丙烯由于其优异的使用潜能,广泛应用于注塑成型、薄膜薄片、单丝、纤维、中空成型、挤出成型等制品,普及及工农业及生活日用品的各个方面。
如此迅速的增长速度主要归因于其可以替代其它塑料树脂以及能够开发应用各种新型的塑料、橡胶和纤维的优异性能:原料来源丰富,价格低廉并且无毒无害;相对密度小,透光性好,有较好的耐热性等。
但是PP有个很明显的缺点就是韧性较差,对缺口十分敏感,这在很大程度上限制了其在工程领域的应用空间。
因此近些年来,国内外众多学者专家在PP改性的理论基础和应用研究中展开了众多的研究取得一定成效的工作,通过共混、填充和增强等方法改性之后的聚丙烯复合材料也已经成功地运用到了实际生产中,扩大了材料的使用范围,在家电、汽车、仪表等工业各领域占据了重要地位。
近十多年来,在我国经济高速增长的带动下,聚丙烯的应用技术不断进步。
但是我国的聚丙烯进展与国外相比,在聚合技术、工业化成本、产品数量、品种类别等方面都存在着很明显的差距。
根据我国发展中国家的国情,大力开展聚丙烯多元复合材料改性研究是解决上述问题最有效的途径。
采用塑料的高性能化合成本不断的降低来推动PP的发展,因此目前是聚丙烯快速发展的良好机会。
聚丙烯共混改性-增韧
共混改性是一种简单而有效的改性方法,将其它塑料,橡胶或热塑性弹性体与PP共混可制被兼具这些聚合物性质的高分子合金。
聚丙烯的共混改性可以改进聚合物的耐低温冲击性、透明度、着色性、抗静电性等。
由于共混改性具有操作简单、生产周期短、适合批量生产等优点,使其发展十分迅速。
常用于聚丙烯共混改性的高聚物有聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、顺丁橡胶(ER)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等。
EPDM、SBS、EVA等弹性体与PP共混后,材料中的弹性体微粒能够吸收部分冲击能量,并作为应力集中剂来诱发和抑制裂纹增长,使PP由脆性断裂转变为延性断裂,使其冲击强度大幅度提升,有效改善PP的韧性。
PA、ABS等刚性聚合物与PP共混则可以在增韧的同时保证材料的强度和刚性。
但是由于这类刚性聚合物都是极性聚合物,与PP的相容性较差,在改性时必须加入合适的增容体系,也就是相容剂,南京塑泰有十多种相容剂,可根据不同的共混体系来选择。
采用相容剂技术和反应性共混技术对PP进行共混改性是当前PP共混改性发展的主要特点。
它能在保证共混材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下大幅度提高PP耐冲击性。
相容剂在共混体系中可以改善两相界面黏结状况,有利于实现微观多相体系的稳定,而宏观上是均匀的结构状态。
反应型相容剂除具有一般相容剂的功效外,在共混过程中还能在两相之间产生分子链接,显著提高共混材料性能。
PP/弹性体二元共混体系虽有很好的韧性效果,但往往降低了材料的强度和刚度,耐热性能也有所降低。
在二元共混体系中加入有增容作用或协同效应的物质,形成多元共混体系,则其综合性能可得到进一步提高。
为了提高增韧PP的硬度、热变形温度及尺寸稳定性,可使用经偶联剂活化处理的填料或增强材料进行补强。
例如采用弹性体/无机刚性粒子/PP三元复合增韧体系实现PP的增韧增强(南京塑泰有此增韧增强母粒ST-12),提高材料的综合性能,并且具有较低的成本。
聚丙烯增韧改性技术综述
0引言聚丙烯是产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯的通用塑料. 由于其原料丰富, 与其它通用热塑性塑料相比,聚丙烯具有相对密度小、价格低、加工性好以及综合性能较好等特点, 并有突出的耐应力开裂性和耐磨性. 近年来发展迅速, 成为塑料中产量增长最快的品种. 但聚丙烯还存在低温脆性、韧性差等缺点, 因此在作为结构材料和工程材料应用时受到了很大的限制. 为了扩大聚丙烯的使用范围, 国内外开始重视改性技术, 使聚丙烯塑料向工程化方向发展. 作者就聚丙烯提高韧性的机理与影响改性产物性能的因素进行了探讨.1技术途径1聚丙烯改性技术可分为化学改性和物理改性两种. 化学改性是指通过接枝、嵌段共聚, 在聚丙烯大分子链中引入其它组分, 或是通过交联剂等进行交联, 或是通过成核剂、发泡剂进行改性. 物理改性是在聚丙烯基体中加入其它的材料或有特殊功能的添加剂, 经过混合、混炼而制成具有优异性能的聚丙烯复合材料. 物理改性大致可分为填充改性、共混改性、增强改性和功能性改性等.填充改性是指在聚丙烯树脂中加入一定量的无机或有机填料来提高制品的性能, 主要在模量方面有较大提高. 填充改性能降低材料的成本, 但有时它在提高一种性能的同时会降低其它的性能. 增强改性通常选用玻璃纤维、石棉纤维、单晶纤维和铍、硼、碳化硅等增强材料使聚丙烯强度提高. 增强改性是复合材料发展的一个方向. 共混改性是指用其它塑料、橡胶或热塑性弹性体与聚丙烯共混, 填入聚丙烯中较大的球晶内, 由此改善聚丙烯的韧性和低温脆性. 常用的改性材料有聚乙烯、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶和乙烯2醋酸乙烯共聚物. 功能性改性是根据使用的材料所要求具有的功能性如抗静电、阻燃、透明性等加入特定试剂使聚丙烯改性.物理改性比化学改性容易进行, 使聚丙烯性能改善也较显著, 推广容易, 经济效益明显; 特别是共混改性技术开发周期短、耗费少、制品的物理性能同样能达到应用要求. 因此, 共混改性是利用现有高分子材料开发新型材料的简便而有效的方法.2增韧机理共混改性聚丙烯的主要目的是增加其韧性, 弹性体在其中起非常重要的作用. 有关机理的研究很多, 大多研究者引用DrW u 的剪切带屈服理论.在拉伸应力作用下, 高聚物中某些薄弱部位由于应力集中而产生空化条纹状形变区, 即材料产生了银纹, 它可以进一步发展成为裂纹, 所以它常是聚合物破裂的开端. 但是, 形成银纹要消耗大量的热量, 因此若银纹能被适当地终止而不致发展成裂纹, 那么它反而可延迟聚合物的破裂, 提高聚合物的韧性.采用橡胶类聚合物与聚丙烯共混改性时, 材料性能不仅与橡胶类聚合物分散相有关, 而且也与聚丙烯树脂连续相的特性有关. 如果橡胶相和聚丙烯相形成均相体系, 就不能起到增韧效果. 相反, 如果橡胶类聚合物和聚丙烯完全不相容, 胶粒尺寸必然很大, 外形也不规则, 局部应力将过于集中, 直接导致裂纹和裂缝的生成; 而且, 不相容体系的两相界面处会发生分离, 产生空隙, 与橡胶类聚合物大小相当的空隙会使应力集中增加, 使聚丙烯产生开裂而造成材料破坏. 只有当橡胶类聚合物与聚丙烯具有好的相容性时, 橡胶类聚合物以一定的粒径分布在聚丙烯连续相中, 使橡胶类聚合物与聚丙烯组成一种良好界面相互作用的两相或多相形态结构体系. 即在共混体系中, 橡胶类聚合物呈细微化颗粒分散相(俗称“岛”), 随机分布在聚丙烯连续相(俗称“海”)的聚丙烯球晶中或球晶之间, 使聚丙烯大而脆的球晶成为细而密集的球晶, 形成具有良好相界面作用的“海2岛”结构. 当具有这种结构体系的增韧聚丙烯在受到外力作用时, 银纹、裂纹和裂缝首先产生在聚丙烯连续相中, 处于聚丙烯裂纹和裂缝上的橡胶类聚合物粒子首先是充当应力集中的中心, 诱发大量银纹和剪切带的产生, 大量银纹和剪切带的产生吸收大量的能量, 从而阻止裂纹和裂缝的穿过. 另外, 橡胶颗粒还可以阻滞、转向并终止小裂纹的发展, 使之不致发展成破坏性的裂纹, 产生在聚丙烯相中的银纹可以穿过小于其宽度的橡胶类聚合物粒子而生长. 在弹性体颗粒的影响下, 当材料受到外力时, 高聚物中生长的银纹遇到橡胶类聚合物大粒子时能分裂成许多方向各异的小银纹. 即银纹可在橡胶类聚合物粒子表面支化, 银纹的分裂和支化能控制银纹的发展, 阻止大银纹变成有破坏性的大裂纹和大裂缝; 同时, 银纹的增长伴随着空化空间的发展, 空化空间的发展阻止了基体内部裂纹的产生, 延缓了材料的破坏, 从而达到提高聚丙烯韧性的目的.3影响因素通常将高分子的共混改性技术称为ABC 技术, 即合金(A lloy)、共混(Blend) 和复合化(Composite) 技术. 高分子共混改性是利用溶度参数相近和反应共混的原理在反应器或螺杆挤出机中将两种或两种以上的聚合物材料及助剂在一定温度下进行机械掺混, 最终形成一种宏观上均相, 微观上分相的新材料的工艺方法. 聚丙烯共混改性的方法有: 相容体系的直接共混, 添加相容剂共混以及反应性共混等. 影响聚丙烯共混改性的因素有: 共混体系的结构形态、相容性、组成和共混工艺等.3. 1共混体系结构形态的影响高分子材料的宏观性能与其微观结构紧密相关. 高分子共混物是一种多相结构的材料, 其力学性能取决于共混物界面组分之间相互作用的强弱, 即两相之间结合力的大小以及分散相颗粒的大小和形状等. 高分子共混物的结构形态是影响其性能的决定性因素之一.作为结晶材料的聚丙烯与其它材料组成的共混体系主要有: 结晶2非结晶和结晶2结晶体系两种. 在前一种体系中, 影响形态结构的主要因素是共混体系的相容性. 有研究表明: 聚丙烯共混物的高冲击性与其结晶度无关, 而聚丙烯球晶较大, 球晶之间有较宽的缝隙是其产生裂纹发脆的原因. 在聚丙烯中加入一些非晶组分如癸基橡胶(DR) 树脂和酚醛树脂, 则对聚丙烯结晶有某种弱的成核作用, 导致聚丙烯晶体一定程度的微细化. 酚醛树脂使聚丙烯球晶变小, 球晶间的间隙变窄, 吸收冲击能, 使聚丙烯的冲击强度提高. 在酚醛树脂改性聚丙烯的基础上, 加入DR 树脂, 可进一步改变材料的结晶形态, 大球晶基本消失, 球晶间的间隙几乎没有, 两种树脂的界面变得较模糊, 因此材料的冲击性能得到改善.在结晶2结晶体系中, 影响形态结构的主要因素是高熔点组分的结晶性和组成比. 高熔点组分生成的结晶越大、越少时, 对低熔点组分的影响越小. 对于两组分晶态相容的共混体系, 有可能生成共晶或同晶; 对于晶态不相容但无定形态可相容的共混体系, 其结晶行为应遵循前一种体系同样的规律; 对于晶态和无定形态都不相容的共混体系, 如聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE), 虽然两种高聚物分别结晶, 但球晶尺寸、结晶度都发生了变化. 如尼龙等极性结晶高聚物对聚丙烯结晶有成核作用, 这些成核高聚物对改善聚丙烯的低温脆性、抗静电性等都有一定效果.3. 2共混体系相容性的影响4共混聚丙烯物理机械性能的好坏主要取决于共混体系各组分之间的结合力, 而结合力的大小又与共混组分之间的相容性有密切的关系. 若组分间的相容性很差, 则混合困难, 分散不均, 分子链段活动性小, 分散相的尺寸大, 相畴粗大, 相界面的结合差, 界面很明显, 结合力小, 无法得到具有良好综合性能的高分子材料; 若共混体系半相容, 则相畴适中, 相界面模糊, 结合力大, 共混改性效果优良; 但如果两相体系完全相容, 共混物呈均相体系, 相畴很小, 共混改性效果反而不好. 所以, 对共混物来说, 微观均相并不一定有最理想的力学结果, 重要的是保证宏观相容. 因此, 在考虑分散相组分时, 热力学相容不是唯一条件, 只要有适当的混容性即可.目前, 提高共混物相容性的方法很多. 通过填加增容剂改善相容性的方法已得到广泛的应用. 选择增容剂最好使其中的两个链段与共混物的两个组分分别相同, 接枝、嵌段共聚物就具有这种性质. 相同的链段所形成的物理亲和力使接枝、嵌段共聚物分布在相的界面, 其共价键将两相连接起来, 降低了表面张力, 增进了相间的粘接力, 进而提高了力学性能. 溶解度参数是判断两种高聚物混合效果的重要条件.3. 3共混体系组成的影响共混体系中, 组分聚合物的种类、规格不同, 所得到的共混物性能各异. 不同的增韧剂在聚丙烯中的增韧效果不同, 如表1 所示. 由表1 可见, EPDM 增韧效果较好.2有资料报道, 与乙烯、Α2烯烃共聚的聚丙烯的冲击韧性明显高于均聚聚丙烯; 在相同橡胶含量下,增韧共聚聚丙烯的效果远远好于增韧均聚聚丙烯的效果; 而且, 选用乙丙橡胶为增韧剂时, 其结晶度越低, 增韧效果越好.共混体系组成中分散相的尺寸及其分布对材料的韧性都有影响, 它还与共混工艺条件密切相关.3. 4共混工艺条件的影响共混工艺条件变化引起共混体系的形态变化, 使得共混物的性能也发生相应的变化. 共混工艺条件。
增韧改性PP
前言
汽车保险杠是一种面积较大,形状复杂的薄壁大型结 构部件,各国对保险杠的要求较高,不仅要求具有优异的高 低温冲击韧性﹑刚性 ﹑ 耐老化性﹑耐热性 ﹑耐寒性﹑,还 要有耐油性﹑润滑性 ﹑油漆性 等性能。PP保险杠以其成本 低廉,易加工成型﹑构型自由灵活以及性能优异等特点,成 为车辆保险杠使用最广泛的专用材料。但是这些零件绝大多 数都不是纯PP制成的。因为纯PP虽然具有优良物理性能和 机械力学性能,但也同时存在耐候性差﹑低温性能差 ﹑热变 形温度低 ﹑制品易变形等缺陷。在汽车这样的工作环境复杂 ﹑多变的条件下是不能胜任的。只有将纯的PP改性,制成多 种牌号的改性材料,才能胜任各自工作环境部件。
增韧机理
POE对PP增韧改性符合银纹—剪切带机理: 脆性基体内加入弹性体后,在外来冲击力作 用下,弹性体可引发大量银纹,而基体则产 生剪切屈服,主要靠银纹﹑剪切带吸收能。
配方设计
树脂:PP(F401)﹑PP(1340)﹑PP(丙烯酸 接枝聚丙烯) PP(F401)具有优良的机械性能和耐热性能,使 用温度范围-30℃-140℃。同时具有优良的电绝缘 性能和化学稳定性,几乎不吸水,与绝大多数化学 品接触不发生作用。 PP(1340)的低温 冲击强度较高,具有良好 的耐低温性能。 PP(丙烯酸接枝聚丙烯)加入后提高增韧剂与 树脂间的相容性,降低了界面张力,起到很好的界 面增容作用,对共混体系韧性的提高非常
生产工艺流程
按配方称量 高速混合机初混 双螺杆挤出机共混造粒
PP增韧改性后的用途
POE有着良好的回弹性和柔韧性,且 其硬度很低,耐寒性极佳, POE增韧PP 后,提高PP的常温和低温下的冲击强度, 带给材料良好的综合性能,使其在汽车行 业、家电外壳、 汽车仪表盘,办公文具, 电瓶车和摩托车的塑料配件得到了普遍的 应用,汽车行业主要有汽车保险杠,汽车 门板等。
聚丙烯的增韧改性
聚丙烯的增韧改性技术综述摘要:本文阐述了聚丙烯(PP)的增韧改性,重点介绍了聚丙烯增韧改性的方法和成果,并对聚丙烯增韧改性历史和聚丙烯其他改性做了简介,归纳总结了聚丙烯增韧改性的未来发展方向。
关键词:聚丙烯;增韧改性;改性方法;改性成果1引言聚丙烯(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,所以它在全世界范围内被大量生产和使用,成为仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。
但同时聚丙烯的一些缺点也限制了其在各行各业中的应用。
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、制品尺寸稳定性差等缺陷降低了它在生产中的使用率【1】。
因此,对聚丙烯进行改性以期得到更好更适用于使用要求的改性聚丙烯成为了聚丙烯工业发展的重要领域;而在此篇文章中,主要阐述的是聚丙烯的增韧改性,这也是聚丙烯改性中十分重要的一个分支。
2发展历史1962年,美国开始工业规模化生产丙烯和乙烯的嵌段共聚物,即聚丙烯的共聚改性,这是聚丙烯增韧改性工业化生产的开始;20世纪70年代中期,乙丙共聚技术普遍推广,不再局限于个别工业发达国家;1992年,中国盘锦乙烯工业公司与中科院化学研究所合作成功生产出了高韧性共聚聚丙烯,是中国聚丙烯增韧改性的重大进步【2】;此后,聚丙烯增韧改性技术不断增多和优化,共聚改性、共混改性得到发展;而在最近,纳米粒子增韧改性是最新的研究发展方向。
3改性方法3.1PP韧性差的原因PP分子链中存在甲基,使分子链柔顺性下降,由此结晶度高、晶粒粗大,近而表现出成型收缩率大,脆性高,韧性差等缺陷。
3.2PP增韧机理目前大多研究者采用Dr Wu 的剪切带屈服理论。
即在拉伸应力作用下,高聚物中某些薄弱部位由于应力集中而产生空化条纹状形变区,材料由此产生了银纹,它可以进一步发展为裂纹,所以它常是聚合物破裂的开端。
但是形成银纹要消耗大量的热量,若银纹能被适当地终止而不致发展成裂纹,那么它反而可延迟聚合物的破裂,提高聚合物的韧性【3】。
聚丙烯(PP)材料在汽车上的应用(案例分享)
言,4种增强改性聚丙烯材料在汽车上的应用案例。
汽车上除少量部件采用纯PP树脂加工外,大部分部件采用改性PP材料进行加工。
1、橡胶或弹性体增韧增强改性PP在PP中加入橡胶或弹性体是PP常用的增韧方法,加入适量的橡胶或弹性体后,PP的抗冲击性能能得到较大幅度的提高。
用于PP增韧的橡胶主要有:三元乙丙橡胶(EPDM)、二元乙丙橡胶(EPR)、顺丁橡胶、异丁橡胶等。
用于PP增韧的热塑性弹性体主要有聚烯烃弹性体(POE)、TPV、SBS等。
由于其溶解度参数以及粘度与PP相近,所以增韧PP的效果最好。
图:会通新材料PP+EPDM-T10应用于门板,实现减重25%,具有易成型,表面无缩痕特性。
图:会通新材料PP+EPDM-TD20应用于薄壁保险杆,具备高流动,低线性膨胀系数,高油漆附着力,良好尺寸稳定性特性。
图:PP+EPDM-TD20应用于保险杆下护板,具有免喷涂,良好外观,绿色环保特性。
图:博禄DAPLEN™EH126AEC:弹性体增强,13%矿物填充PP改性材料,应用于东风AX7前保险杆,具有低密度,高弹性模量和高流动性,在冲击与刚性间取得平衡,良好的喷血性能及尺寸稳定性,实现薄壁2.5mm设计。
2、无机矿物增强改性PP常用PP改性无机矿物填料主要有碳酸钙、云母、硅灰石、滑石、高岭土、二氧化硅、二氧化钛、硫酸钙等。
图:硅酸盐矿物在增强聚丙烯中的应用(聚石化学)目前,研究应用最为广泛的有滑石粉、蒙脱土、硅灰石等。
图:博禄DAPLEN™EF011AIC,5%矿物填充改性PP材料,应用于探歌低密度门板,具有低填充,零件重量降低,低气味,优良的表面质量特性。
图:普利特滑石粉填充改性微发泡PP材料,应用于门板,具有减轻重量,表面外观良好,材料力学性能损失较少的特性。
图:南京聚隆PP-TD20,20%滑石粉填充增强PP应用于尾门内饰板,减重35%,更具成本优势,强度与韧性平衡,尺寸稳定性良好。
3、长玻纤增强改性PP(LGFPP)玻纤增强改性PP材料尤其是长玻纤增强PP(LGFPP)材料在汽车部件上的应用(如在前端模块、仪表板骨架、车门模块、后车门挡板、底盘盖板、电池托架等)是多年来的研究热点之一长玻纤增强pp塑料是指含有玻璃纤维长度在10到25mm的改性聚丙烯复合材料,经过注塑等工艺形成三维结构,长玻纤增强PP在120℃时的高温疲劳强度是普通玻纤增强PP的2倍,具有更高的综合性能。
PP增韧
PP增韧改性PP增韧改性有共聚改性、共混改性、添加成核剂等。
但研究报道比较多并取得比较突出成困的有以下三个方面:(1)与橡胶或热塑性弹性体共混增韧;(2)无机刚性粒子增韧;(3)无机纳米材料增韧。
2.橡胶或热塑性弹性体共混增韧橡胶或热塑性弹性体以弹性微料状分散结构增韧塑料,已被证实是一种行之有效的方法,是目前研究较多、增韧效果最为明显的一类方法。
2.1 PP/乙丙橡胶共混体系由于PP与乙丙橡胶都含有丙基,根据相似相容性原理,它们之间应具有较好的相容性。
又由于乙丙橡胶属于橡胶类,具有高弹性和良好的低温性能,因此乙丙PP较好的增韧改性剂。
用乙丙橡胶与PP共混可以改善PP的冲击性能、低温脆性。
李蕴能等研究了乙丙橡胶/PP共混组分对PP性能的影响,得出以下结论:在相同橡胶含量下,增韧共聚PP的效果远优于三元乙丙橡胶(EPDM);不同结晶态的EPR中橡胶含量不同对PP的增韧影响是不一样的,通过实验他们发现当橡胶含量为30%左右时的增韧效果最好,不同结晶度的EPR对PP的增韧效果也不一样,结晶度越低,其增韧效果越好。
从表1可以看出,中国科学院化学研究所开发的增韧PP性能(怡昌化工有限公司)与DSM 公司的改性PP材料性能相当,已达到国际水平。
2.2PP/POE共混体系采用EPDM、EPR、SBS等一些橡胶或热塑性弹性体进行增韧改性,可以使PP的冲击性能得到明显改善。
但在热稳定性、耐候性、加工性等方面存在不少缺陷。
最近出现一类新型的增韧剂POE、POP。
这类增韧剂是茂金属催化的乙烯-辛烯或乙烯-丁烯共聚物,其特点是相对分子质量分布窄,密度低,各项性能均衡,易加工,赋予制品高韧、高透明性和高流动性。
特别是对PP的增韧改性效果更加明显,对传统增韧剂EPDM、EPR构成了有力竟争。
POE增韧PP尤其引人注目,近几年国内李蕴能、张金柱等陆续发表了POE具有较高剪切敏感性,加工时与PP 相容性好,其表观切变粘度对温度的依赖性更接近PP,与P共混时更容易得到较小的弱性体料径和较窄的粒径分布,因而增韧效果更好。
高分子聚丙烯(PP)增韧改性技术
定可在很宽的温度( 2 5 — 1 3 2  ̄ C ) 和组分( E P D M质量分数为
高分 子 聚丙 烯( P P )ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作 为一 种应 用 范 围极 广 的热 塑性 0 ~ 2 6 %) 中进行 ,提 高温度 和增加E P D M含量都 能使
1 . 3 P P / S B S 共混体系
S B S 是 由丁 二烯 、苯 乙 烯 组成 的 具有 三 维层 状 结 构
的嵌段共聚物 ,该弹性体兼具硫化橡胶 和热塑性塑料的 韧P P ,能在提高材料抗冲性能的同时 ,不降低其拉伸强 性能。S B S 与P P 共混能显著提高P P 高低温冲击强度。邬 度和刚性 。加工流动性和耐热性也会随刚性粒子的加入 润德【 8 】 用乳液聚合法制备了交联聚苯 乙烯刚性粒子X P S 而相应地有所提高。无机粒子的作用和橡胶增韧P P 的作
材料来提高P P 的冲击强度[ 3 】 。其增韧改性是扩大P P 使 的脆韧转变增韧剂临界质量分数低 ,扯断伸长率提高 ,
P / E P DM共 混物 。张 启霞 [ 5 】 用 用范围的重要方法。P P 增韧改性除了传统的橡胶或弹 其 脆 韧 转 变 区 间远 小 于 P
性体增韧 、热塑性塑料增韧外 ,还有最近研究较多的无 mE P D M作 增 韧剂 时 ,加 入 质量 分 数 约2 5 %l N可使 P P 冲
时尤为严重 ,由于存在这些显著的缺点 ,尤其是低温易 高 ,可大 幅 度提 高 塑料 的 冲击 性能 ,基体 的 剪切 屈服 是 光交联共混物的增韧机理。T a n g L o n g x i a n g 等人[ ] 于熔
径来改善P P 的韧性 ,即提高P P 的冲击性能成 为P P 改性 融状态且在光敏剂兼作交联剂情况下,将P P / E P D M 暴 研究的一个核心课题。一般情况下 ,可 以采用橡胶来提 露在U V 光下制得 光交联P P / E P D M弹性体 ,发现和未交 高树脂 的韧性,但是 由于在低温条件下 ,橡胶易发生脆 联的共混物相 比其缺 口冲击强度明显提升 ,与P P / E P D M 化 ,达不到改善P P I "  ̄ I 温脆性的 目的,于是就考虑换一种 共混物相 比P P / mE P D M( 茂金属催化聚合E P D M) 共混物
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常州轻工职业技术学院综合实践系别:轻工工程系专业:高分子材料加工技术班级: 10线缆331 学生姓名:王淮学生学号: 1013433119 综合实践课题:浅谈聚丙烯的共混增韧改性指导教师:孙燕清起迄日期: 202012.7.2-2012.7.28浅谈聚丙烯的共混增韧改性王淮(常州轻工职业技术学院常州 213164)摘要:聚丙烯作为重要的通用塑料品种,其共混改性是人们研究的重点。
本文主要综述了PP增韧机理,重点介绍了PP的增韧改性体系,介绍了PP的共混改性技术,并展望了PP共混增韧改性的发展前景。
关键词:聚丙烯;增韧;橡胶;弹性体;改性1 前言聚丙烯(PP)是目前用量最大的通用塑料之一,因其具有密度小,价格低,无毒性,加工性能优良,耐腐蚀,透明性好,耐用力龟裂及耐化学药品性较佳等,被广泛的应用于化工,机械,汽车,日用品等各个领域,在制品领域中所占的市场份额越来越大,但PP材料的缺点是收缩率大,韧性差,耐磨性差,低温时脆性更大,作为结构件材料,存在许多不足,这就大大限制了PP的进一步推广应用,为此,提高PP的韧性,可以产生可观的经济效应。
PP 的共混改性具有耗资少, 生产周期短的特点[1]。
PP 共混改性近年来成为PP增韧改性的重点,而橡胶或弹性体增韧PP因为改性效果明显而成为是目前研究比较多的一类方法。
弹性体不同,用于增韧PP的效果也有差异。
目前,用于PP增韧的弹性体有EPDM(三元乙丙橡胶),SBS(苯乙烯-丁二烯共聚物),SBR(乳聚丁苯橡胶),EPR(乙丙橡胶),BR (顺丁橡胶),POE(乙烯-聚烯烃共聚物)等等,本文就这方面的研究予以综述。
2 PP增韧机理橡胶或热塑性弹性体与聚合物共混增韧是日前研究较多、增韧效果最明显的一类方法。
关于PP增韧机理,普遍为人们所接受的主要是银纹一剪切带屈服理论,对该理论的研究己较为成熟,主要集中在银纹终止理论和剪切带屈服理论。
增韧过程可简单概括为:橡胶以分散相形式分散于基体树脂中,受外力作用时,橡胶粒了成为应力集中点,它在拉仲、压缩或冲击下发生变形,若两相界面k结良好,会导致颗粒所在区域产生大量银纹和剪切带而消耗能量;同时,银纹、橡胶粒了和剪切带又可终止银纹或剪切带,进一步转化为破坏性裂纹,从而起到了增韧作用。
只有当橡胶类聚合物与PP具有良好相容性时,并以一定的粒径分布于PP连续相中,橡胶类聚合物可与PP组成一种良好界面相4_作用的两相或多相形态结构体系。
即在共混体系中,橡胶类聚合物呈细微化颗粒分散相(俗称“岛”),随机分布在PP连续相(俗称“海”)的PP球品中或球品之间,使PP大而脆的球品成为细而密集的球品,形成具有良好相界面作用的“海一岛”结构。
当具有这种结构体系的增韧PP受到外力作用时,银纹、裂纹泪!裂缝首先产生在PP连续相中,处于PP裂纹和裂缝上的橡胶类聚合物粒了充当应力集中的中心,诱发大量银纹和剪切带产生,大量银纹和剪切带的产生吸收大量能量,从而阻止裂纹和裂缝穿过。
另外,橡胶颗粒还可阻滞、转向并终止小裂纹发展,使之不致发展成破坏性裂纹,产生在PP相中的银纹可穿过小于其宽度的橡胶类聚合物粒了而生长[1]。
在弹性体颗粒的影响下,当材料受到外力时,高聚物中生长的银纹遇到橡胶类聚合物大粒了时能分裂成许多方向各异的小银纹。
即银纹可在橡胶类聚合物粒了表面支化,银纹的分裂和支化能控制银纹的发展,阻止大银纹变成有破坏性的大裂纹和大裂缝;同时,银纹的增长伴随着空化空间的发展,空化空间的发展阻止了基体内部裂纹的产生,延缓了材料的破坏,从而达到提高PP韧性的目的[2]。
3 PP增韧改性体系3.1 PP/EPDM近年的有关研究表明,β晶型的产生有利于PP韧性的提高,在PP中加入EPDM,使得PP晶型产生了由α~β晶型的本质转变[3],当EPDM用量为30~40%时,体系冲击强度剧增,而此时β晶型含量达13.2%,但是EPDM增加时,其强度,热变形温度又有所下降;且共混体系中由于掺加了EPDM,造成了共混物的强度,刚度和稳定性等方面相当程度的损失,同时EPDM的加入也大大提高了成本,使之在实际应用中受到了限制。
对于反应型PP/EPDM共混物,混合时应先将EPDM与引发剂和部分PP反应共混,再加剩余的PP共混,即采用“二段加料法”,比用一步得到的共混物性能更加优越。
PP/EPDM共混体系以及以它们为基体的填充增强体系具有优异的冲击性能及较理想的综合性能,这使其步入了工程塑料的应川领域。
国内多以PP /EPDM体系生产汽车配件专用料且技术比较成熟。
姚亚生采用动态硫化方法制备了PP /EPDM改性材料。
与简单共混PP /EPDM相比,动态硫化PP /EPDM体系的冲击性能和流动性明显提高,弯曲弹性模量基本一致,拉伸强度略有下降。
李庆国等[4]利用基本断裂功方法研究了PP /EPDM共混体系的断裂性能,发现EPDM的加入提高了PP的比基本断裂功,且比基本断裂功随EPDM用量的增加呈先增后减的趋势。
3.2 PP/SBSSBS具有高弹性,耐低温等特性,同时它兼具硫化橡胶和热塑性的优良性能,可以较好的增韧PP,有关研究表明:当SBS的含量较低时,SBS作为分散相,它在连续相PP中形成“海岛”结构,此结构对PP的增韧起到了很重要的作用,它的突出优点是在较大幅度提高PP韧性的同时,其模量和强度下降不多,耐热性变化不大,这些优异的特性与其两相结构有密切关系。
连续相PP起到了保持整体材料模量,强度和玻璃化温度不至于过多下降的作用,而分散相胶粒却能帮助和吸收能量。
当SBS的含量在0~10份时,共混物的冲击强度随SBS含量的增加而提高,如果含量超过15份后,冲击性能反而下降,当SBS含量在10~15份时,共混物的综合力学性能较高。
SBS嵌段共聚物兼具硫化橡胶和热塑性塑料的性能。
吴润德用SBS嵌段共聚物将交联聚苯乙烯刚性粒子进行包覆与PP复合。
结果表明: 当SBS用量6% ~ 8%时, 聚丙烯发生脆韧转变, 拉伸强度稍有下降。
PP复合材料断面图像显示交联聚苯乙烯粒子分布均匀, 粒子和基材界面模糊, 材料发生韧性破坏[5]。
3.3 PP/SBR当分散相与连续相有很好的相容性,界面粘接很好时,可取得理想的增韧效果,谭晓明等[6]对PP/SBR,PP/PE-C等体系的力学性能加以研究,得到如下数据,见表1。
由表1可以发现PP/SBR力学性能优于PP/PE-C,谭晓明认为。
这一原因是SBR有较多非极性侧基,与非极性PP基体的相容性较好,而PE-C与PP相差较大,所以较难相容,因而增韧效果不如前者。
SBR增韧PP,在增韧的同时保持其刚性,使改性PP 的韧性和刚性保持平衡。
王延伟等人[7]采用一种新型超细SBR 增韧PP,结果表明超细SBR 粉末橡胶的加入能够显著提高PP 的韧性;加入相容剂嵌段共混物后的增韧效果更好。
采用PP 接枝SBR 与PP 共混,通过分析发现PP-g-SBR 作为改性剂能显著提高PP 的机械性能,尤其是缺口冲击强度。
含PP-g-SBR 质量分数2% 的PP 在20℃时的缺口冲击强度提高了2.6倍[8]。
3.4 PP/EPR由于EPR和PP都含有丙基[5],根据相似相容原理,它们之间应具有较好的相容性,另外EPR属于橡胶类,具有高弹性和良好的低温性能(脆化温度可达-60℃以下),因此EPR 是PP较好的增韧改性剂,但是,一般情况下,等规聚丙烯与EPR的相容性依然存在问题,它们的共混物具有多相的形态结构,在相同的共混工艺条件下,组成比及聚合物的熔融粘度差决定着此共混物的形态。
当EPR与PP具有相近的熔融粘度时,所制得的共混物的形态结构较均匀;当各组分熔融粘度不同,若EPR粘度低于PP,则EPR可以被很好的分散,相反,EPR粘度高于PP,则EPR相畴粗大,且基本呈球形,一般来说,PP/EPR共混比在60/40~40/60范围内出现相转变,PP/EPR共混比超过60/40时,PP为连续相,得到的共混物是EPR增韧PP;低于40/60时,EPR为连续相,得到的时PP增强EPR。
PP/EPR共混比为80/20时,PP/EPR 共混物的常温缺口冲击强度比纯PP高10倍左右,脆化温度比纯PP下降了4倍之多[6]。
PP/EPR共混体系的增韧效果与PP种类及乙丙共聚物的种类有关[7],乙丙橡胶用量相同的情况下,增韧共聚聚丙烯的效果远优于增韧均聚聚丙烯的效果;PP相同选择不同的乙丙共聚物,乙丙共聚物中,EPR的增韧效果要优于EPDM,见图1。
另外,增韧剂的结晶度不同对增韧效果也有影响非晶EPR对PP增韧的效果要优于结晶EPR,但随着EPR用量的增加,体系拉伸屈服强度,断裂强度,硬度,弹性模量均有不同程度的下降,流动性变差,使之在实际应用中受到了限制。
3.5 PP/BR顺丁橡胶具有高弹性,良好的低温性能(玻璃化温度Tg=-110℃左右)和耐磨性,耐挠曲性等优良的特性,而且它的溶解度参数(σ=7.7)和PP(σ=8.1)相近。
实践证明,它们的相容性很好,增韧效果明显。
以国产聚丙烯粉料(熔融指数0.4~0.8)和国产顺丁橡胶(门尼值44)按100:15(重量比)共混,所得的PP/BR共混物的常温悬臂梁冲击强度比聚丙烯高6倍,脆化温度由聚丙烯的31℃降低至8℃,同时,该共混物比PP,PP/LDPE,PP/EVA等的挤出膨胀比都小,成型后尺寸稳定性好。
3.6 PP/ EVAEVA 是一种乙烯—乙酸乙烯的共聚物。
采用EVA 改性填充PP, 能有效提高冲击性能, 断裂伸长率, 制品表面光泽也有所提高。
所用EVA 的VAC( 乙酸乙烯) 质量含量为14% ~ 18%。
此时EVA 为极性较低的非晶性材料, 加入PP 共混体系后有明显的增韧作用。
研究结果表明, PP/ EVA 共混体系增韧机理主要是EVA 分散相粒子引起PP 基体屈服以及少量界面空洞化吸收了塑料性能。
该共混物在冲击强度大幅度提高的同时, 刚性相对下降很小, 并且具有良好的加工性能, 其综合性能优于PP/ EPDM 共混物, 成本低于PP 与橡胶类聚合物的改性材料。
3.7 PP/POEPOE( 聚烯烃弹性体)是由美国DOW公司通过乙烯,辛烯的原位配合技术生产的一种饱和的乙烯-辛烯共聚物,它具有非常窄的分子分布和一定的结晶度。
POE作为一种热塑性弹性体,既有塑料的热塑性,又有橡胶的交联性,与EDPM,SBS,EPR相比,其塑性,橡胶特性,加工性能都具有优势,POE的热稳定性,光学性能及抗开裂性能优于EV A;POE的气候老化性优于SBS;POE的脆化温度低于-76℃,POE的剪切稀化性好,热稳定性高,有利于高速挤出和模塑;POE的橡胶特性比EPDM,EPR更优,它可通过过氧化物,硅烷交联剂等交联,交联物的机械性能。