乙丙橡胶共混改性ABS树脂、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯

相关性能的综述

赵阳

（中石油吉林石化公司有机合成厂，吉林132021）

摘要：三元乙丙橡胶具有耐热氧、耐候、耐老化、耐臭氧、耐化学腐蚀和电绝缘性优秀等特点，广泛应用于当今各行各业中。通过与其他高聚物进行共混改性,使三元乙丙橡胶或其它高聚合物性能更趋完善。

关键词：乙丙橡胶；ABS树脂；低密度聚乙烯；高密度聚乙烯；共混改性

一、乙丙橡胶与ABS树脂共混改性的综述

AES(丙烯腈/三元乙丙橡胶/苯乙烯共聚物)是针对ABS耐候性差而开发的一种工程塑料新品种，AES树脂中EPDM(三元乙丙橡胶)分子链双键含量少,故AES 的耐候性比ABS高4～8倍，AES的热稳定性、吸水率和冲击强度均优于ABS树脂,其他性能则与ABS相似。

AES树脂的制备方法有直接合成法和共混法2种，直接合成法是按预先设定的AN(丙烯腈)/EPDM/St(苯乙烯)配料比,用溶液聚合、乳液聚合或悬浮聚合直接合成，得到的产物是一种以EPDM为主链，以SAN(St-2AN共聚物)为支链的新型接枝共聚物EPDM2-g-2SAN。共混法则是利用增容技术将EPDM和SAN在熔融状态下混合制备，虽然目前工业化的方法只有溶液聚合法，但在国内外研究者们坚持不懈地努力下,其他制备方法也有了较大进展。

顾准等人在《溶剂法制备AES树脂及其性能研究》中详细叙述了溶剂法制备AES树脂的工艺过程和相关配方，并对其性能展开了进一步研究。他们使用荷兰DSM公司生产的牌号为Keltan51，乙烯含量为64%的乙丙橡胶与苯乙烯和丙烯腈进行聚合反应。反应配比为10％的EPDM和少量丁二烯胶(质量比4：1)混合，溶解于苯乙烯(55％)、乙苯(20％)中，常温下搅拌溶解8 h，形成橡胶溶液，然后加入丙烯腈(15％)及引发剂、分子量调节剂等。具体反应过程分三阶段进行：(1)体系升温至100℃，反应1.5 h；(2)升温至120℃，反应1．5 h；(3)升温至140～150℃，反应3 h。反应期间保持氮气环境，压力为0.5MPa，搅拌速度150 r／min。反应结束后，单体转化率为85％左右。所制得的AES树脂具有到两个

粒径峰，可大大提高AES树脂的物理力学性能，特别是冲击强度[1]。

二、乙丙橡胶与高密度聚乙烯（HDPE）共混改性的综述

PE是一种通用性、热塑性塑料,性脆；三元乙丙橡胶可以作为PVC 、PP 、 PE 的增韧改性剂，主要改善这些热塑性塑料的耐候性、回弹性、低温脆性等[2]。

李学锋在《PP/EPDM/HDPE三元共混增韧及增韧机理分析》中指出EPDM的加入, 将使PP 共混材料的韧性提高(可从冲击强度和断裂伸长率的增加来断定) ，但拉伸强度、杨氏模量等下降，而HDPE 的加入，不仅会显著提高弹性体EPDM的增韧效果, 而且还能弥补由于弹性体的加入而带来的强度下降、模量损失等不利影响, 从而改善了共混材料的综合性能。其原因为：本实验研究的三元共混体系中, PP 是基体, 而呈壳核结构的EPDM ——HDPE 复合粒子则构成分散相, 在三元共混材料的形变过程中, 同时发生银纹化和剪切屈服, 因此在冲击和拉伸试验中既可观察到应力发白现象, 又可观察到细颈现象。银纹和剪切带都是在应力作用下, 高分子材料内部的大分子产生取向运动的结果。银纹生成于最大法向应力平面, 而剪切带生成于最大剪切应力平面。银纹具有可复性, 而剪切带则伴随细颈化。EPDM ——HDPE 复合粒子在共混材料中充作应力集中中心, 诱发大量的银纹和剪切带；大量银纹和剪切带的产生和发展都要消耗大量能量, 因而显著提高了材料的抗冲强度。复合粒子除引发银纹和剪切带外, 还能终止银纹, 使之不致发展成破坏性的裂纹乃至裂缝, 同时它还具有阻滞、转向并终止小裂纹的作用。复合粒子所引发的剪切带是终止银纹的另一个重要因素, 因为剪切带内部的大分子是高度取向的, 当银纹的扩展与已存在的剪切带相遇, 就被剪切带所终止掉。由于剪切带能提供较大的剪切形变, 而银纹提供的形变是有限的, 所以剪切带的形成对增韧的贡献最大。银纹的增长伴随着空化空间的发展, 空化空间阻止了基体内部裂纹的产生。同时由于复合粒子的静水张力使基体PP 变形时所受的约束程度减小, 易产生强迫高弹形变, 同时引起塑性体产生膨胀, 从而吸收了大量的能量。总的增韧效果就取决于这些过程的协同作用。PP/EPDM /HDPE 三元共混材料是宏观均相、微观非均相体系。其分散相的微观形态结构是EPDM 和HDPE 形成壳核结构的复合粒子分散于PP 基体中, HDPE 为核、EPDM为弹性体外壳。EPDM-HDPE 复合粒子是良好的增韧改性剂。HDPE硬核的加入，使三元共混材料在显著增韧的同时, 拉伸强度和模量损失较少, 而且使橡胶相EPDM

的有效体积显著增加，因而可在EPDM含量较低的情况下共混材料有较高的冲击强度[3]。

周松等人在《HDPE／PP／EPDM共混物的性能研究》一文中通过实验研究得出PP对HDPE性能的影响，随着PP用量增加，HDPE的熔体流动速率提高，冲击强度下降，PP含量为25％时，拉伸强度提高10％。三元乙丙共聚物可作为相容剂，改善HDPE/PP间的相容性，EPDM含量为8份时，能同时提高共混物的拉伸强度和冲击强度。当HDPE PDM的质量比为77/23/8时，HDPE/PP，EPDM 共混体系的综合性能较好[4]。

程相坤等人在《EPDM/HDPE热塑性硫化胶的结构与性能研究》中，采用动态硫化法制备了三元乙丙橡胶(EPDM)／高密度聚乙烯(HDPE)热塑性硫化胶(TPV)，并对其力学性能和微观相结构进行了研究。结果表明。EPDM HDPE TPV的力学性能随HDPE含量的增加而提高，其应力一应变曲线呈现出典型的弹性体特征；当EPDM/HDPE共混比为60/40时，所制备的TPV表现出了良好的综合性能；EPDM 分散相的粒径在l～20μm之间且较均匀地分散于基体中；HDPE连续相在拉伸断裂过程中于断面处形成了成簇的纳米级微纤维；TPV两相结合良好[5]。

吴石山等人在《PP/HDPE/EPDM共混物的研究》一文中得出聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)和EPDM 共混制备非交联型PP/HDPE/EPDM三元共混物。结果表明，当共混比PP/HDPE/EPDM—69/20/15 活性碳酸钙为30份HDPE品种为GF7 750．采用先把HDPE和EPDM 预制成混料再与PP共混的方法可得到性能良好的PP/HDPE/EPDM的共混物[6]。

三、乙丙橡胶与低密度聚乙烯（LDPE）共混改性的综述

EPDM 为非极性橡胶，溶解度参数为8.0；LDPE是非极性塑料，溶解度参数为8.0。因此，EPDM与LDPE相容性好，易混合均匀。LDPE 分子量低(约为25000是EPDM 的1/10)，且为热塑性塑料。对EPDM有一定的增塑作用，可改善其加工性能和制品的外观质量 LDPE结构规整，易结晶，在常温下有较好的刚性和强度，对EPDM 有一定的补强性；LDPE在高温下塑性、流动性较大，有利于胶料在开炼机上混炼、注射成型和挤出成型。因此，EPDM 与一定量的LDPE并用，可改善胶料的加工性能和制品外观质量，提高拉伸强度；但胶料的硬度增大，同时扯断伸长率降低。