POE在塑料改性工业中的应用
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POE在塑料改性工业中的应用
山东旭日汽车饰件有限公司杜华
摘要:本文介绍了不同生产厂家POE系列牌号的性能,并着重描述了十多年来POE在塑料改性领域内(改性PP、PE、PVC、PBT、PET、PC、PA、PS、SAN)的应用情况、结构特点、加工流动性等。
关键词:POE增韧加工参数特点
INDUSTRIAL APPLY IN PLASTIC TOUGHENING BY POE
Du Hua
(Shandong Xuri Automobile Assorted Items Co.Ltd.,Rizhao262300,China)
ABSTRACT Different manufacturers concepts behind POE series brand of performance by introduces in this paper,and emphatically describes the ten years in the field of plastic modification application blend by POE(modified PP,PE,PVC,PBT,PET,PC,PA,PS,SAN),the structure characteristics,processing liquidity,etc KEY WORDS POE Toughening Processing Parameters Features
1、前言
从合成塑料投入到工业应用那一刻起,塑料改性的技术研究便伴随产生。
所谓改性塑料。
是指通用塑料经过填充、共混、增强等方法加工,从而使它们具有阻燃、高抗冲、高强度等性能。
是实现以塑代木、以塑代钢的重点发展领域。
改性塑料是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。
为了降低塑料制品的成本,提高或改善塑料材料某些方面的性能,成为人们热衷于研究的重点。
历经几十年数代人员的研究,塑料改性已经由简单共混发展到多性能、全方位的立体改性,随着化学改性、互贯网络技术的发展,改性塑料已经广泛营业应用到从生活到工业、航天等各个领域。
在塑料改性的发展历程中,每一项新技术、新材料的发现与合成,都给如火如荼的塑料改性行业带来革命性的发展。
合成于上世纪九十年代的POE,随着国人对其性能的逐渐认识和接受,进入本世纪后,关于POE在各品种塑料改性方面的研究、应用获得了巨大成功。
聚烯烃弹性体(POE Polyolefin Elastomer)是Dow化学公司于1994年采用限制几何构型催化剂及相关的Insite专利技术(CGCT)合成的乙烯-辛烯共聚物,其辛烯含量>20wt%[1],其结构式如
下所示:
在乙烯分子中引入辛烯分子后的共聚物,辛烯含量在20%~30%,其弹性比TPO更好,低温延性比EPDM和EV A(乙烯乙酸乙烯共聚物)更好。
它的主要特点为:良好的加工性、具高剪切速度依存性、易操作使用性、产品均匀为颗粒状;分子量分布窄、低分子量成分少、无粘缠性、无恶臭、透明性优;比重0.86~0.91,质轻;分散性良好,适于作树脂改性剂[2]。
在随后的十多年间,日本三井、美国埃克森、韩国LG公司陆续开发POE成功,2003年埃克森开发成功以丙烯基为基体的弹性体[3],为了本文叙述方便,我们把它归入POE之列,随着POE的面市及推广,经过10多年的技术研发及应用,以EPDM为代表的增韧塑料大有被POE一通天下之势。
笔者就POE在塑料改性方面的应用情况进行一下细致描述。
2、不同厂家POE性能
随着POE合成技术的日趋成熟,包括陶氏、三井、埃克森、LG等公司陆续开发出了一系列牌号,逐渐应用到不同的生产、使用领域。
为了使阅读本文的读者对各大公司生产的POE有一个全面了解,正确、合理选择使用不同牌号的POE应用在不同领域。
笔者通过上述企业网站、经销商收集整理了各大公司生产的POE(包括乙烯-辛烯共聚物及丙烯-乙烯共聚物)牌号,供阅读本文的读者使用。
其中部分POE性能参数来自于网友的友情提供。
为保持表内单位的统一,笔者在整理这些牌号的性能参数过程中,对部分牌号的性能参数进行了删减。
下述2.1 2.6是不同生产商生产的POE(包括乙烯-辛烯共聚物及丙烯-乙烯共聚物)各牌号性能参数表:
2.1埃克森公司丙烯基POE性能参数
2.2韩国LG公司乙烯基POE性能参数
2.3日本三井乙烯基POE性能参数
2.4陶氏丙烯基POE技术参数
2.5陶氏乙烯基POE性能参数
2.6埃克森公司乙烯基POE性能参数
其中部分参数提供薄膜测试参数。
3、POE的结构与性能
3.1乙烯基POE性能特点
以陶氏EnggaePOE为代表的乙烯基POE作为新型的聚烯烃弹性体,具有以下优点[4]:(1)、辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点,使它既有优异的韧性,又有良好的加工性。
(2)、没有不饱和键,耐候性优于其它弹性体。
(3)、分子量分布窄,与聚烯烃相容性好,具有较佳的流动性。
(4)、较强的剪切敏感性和熔体强度,可实现高挤出,提高产量。
(5)、良好的流动性可改善填料的分散效果,同时亦可提高制品的熔接痕强度。
其形态结构示意图如图一[5]。
图一、POE形态结构示意图
3.2、丙烯基POE性能特点
以埃克森Vistamaxx为代表的丙烯基POE具有如下特点[3]:
(1)、其丙烯质量分数在70%以上,组成与结晶性介于无定型的乙丙橡胶与结晶性的聚丙烯之间,是一种柔软且有弹性的聚烯烃材料。
(2)、乙烯单元有效地破坏了聚丙烯的链段规整性,使共聚物分子链的柔顺性增加;Vistamaxx是一种透明性高、力学性能优异的弹性体材料.
图二、偏光电镜PP与POE照片
(3)结晶具有聚丙烯α-型晶体结构特点,分子链中较短的链段可以在室温以下结晶表现出二次结晶现象。
同时,偏光电镜观察(图二)其结晶度很小且结晶不完善。
3.3、POE的填充特点
图三碳酸钙用量对POE性能的影响
图四炭黑用量对POE性能的影响
图五石油蜡的用量对POE性能的影响
孙阿彬等人[6]选用塑料、橡胶、弹性体常用的碳酸钙、炭黑、石油蜡三种填料研究了不同填料对POE材料性能的影响。
研究表明:酸钙的加入使POE的强度和伸长率下降,硬度提高;炭黑的加入使其拉伸强度和断裂伸长率下降,硬度和撕裂强度上升,当炭黑用量为40份时,综合性能较佳;而石蜡油的加入则使其强度和硬度下降,断裂伸长率提高。
如图三、四、五
3.3、乙烯基与丙烯基对材料性能的影响
为比较不同生产商生产的不同基体POE使用性能,笔者选取了部分不同厂家生产的不同基体的POE,用了半年时间进行了对比试验,试验选取了在配方体系中进行,配方POE使用量为10份,测试项目为拉伸强度与冲击强度,如表(一)所示:
其中的丙烯基对材料拉伸强度做出的贡献,除个别品种外,乙烯基POE对材料的冲击强度影响明显超过丙烯基POE。
这就为在实际应用过程中根据对韧性、强度的需求选择不同的弹性体提供了借鉴。
下面描述使用的弹性体均为实际应用过程中所用的乙烯-辛烯共聚物(POE)。
4、POE在改性聚烯烃中的应用
4.1、POE与EPDM、SBS增韧对聚烯烃基体性能的影响
研究表明[7、8]:以PP为基体增韧改性体系中,当加入量低于20%时,增韧效果POE﹥EPDM﹥SBS,当加入量超过20%时,增韧效果EPDM﹥POE﹥SBS。
这可能是在共混体系中POE分散更好的原因。
在对弯曲模量影响方面,按影响从大到小顺序分别为:EPDM、POE、SBS(见图六):
图六、POE、EPDM、SBS对PP冲击、弯曲模量的影响
另有研究表明[9]:
当产生交联时,POE的交联程度不如EPDM,但力学性能不低于EPDM。
这一点对于经常在塑料改性上采用过氧化物来调整流动性来说是非常重要的。
见表二
表二、DCP用量对POE、EPDM力学性能的影响
4.2、POE改性PP情况
我国对POE在塑料改性方面的研究始于1996年中科院化学所王德禧等人[10]将POE作为PP增韧改性剂的开发研究。
在随后的几年里,关于POE改性塑料的研究进展一直缓慢,直到进入2000年后,随着改性技术行业对POE充分的认识,有关POE改性塑料的研究才如雨后春笋般全面开展开来。
笔者对于POE改性方面的认识始于1999年,并于1999年底开始进行POE增韧PP方面的改性研究工作,取得一定成绩。
笔者采用15%POE8150增韧PP制得冲击强度达到560J/M的保险杠材料,采用12%POE8150增韧制得冲击强度为170J/M的仪表板专用材料,并于2000年初投入生产使用。
其性能指标如表三:
表三、POE增韧PP保险杠、仪表板性能指标[11]
易云高等人[12]在2000年对POE增韧PP情况进行了研究,该实验证实PP经POE增韧后,其冲击强度显著提高,当POE含量超过30份后,POE用量的增加对材料冲击强度贡献已经不大,添加POE后的PP弯曲强度随POE用量增加而降低,当POE用量达到一定质量分数后,由于部分粒子有机会聚集粘结在一起,形成双连续相,从而使得拉伸强度增加。
值得注意的是:在-20℃低温环境下,当POE用量超过一定质量分数后,其冲击强度出现下降的现象。
结果见图七:
(a)(b)
(c)
图七、POE含量对PP性能的影响
a、b为23℃的拉伸、冲击变化关系;c为-20℃冲击强度变化关系
图八、不同POE用量下PP/POE的TEM照片
杨柳[13]通过对PP/POE共混体系进行透视电镜分析(TEM)(见图八)发现:POE与PP之间相界面较模糊.说明它们之间具有较好的相容性,随着POE添加量的不断增加,分散相的粒径不断增大。
为使海-岛结构两相体系共混物具有预期的性能,其分散相的平均粒径应控制在某一最佳值附近。
按照银纹支化理论,若橡胶颗粒的粒径过小,就会被埋在银纹中。
而不能发生支化,起到增韧的效果。
同时,若橡胶颗粒的粒径过大,则银纹在塑料基体中的扩展无法达到一定的加速度。
研究结果已表明,橡胶颗粒的粒径在0.41m时,具有最佳的增韧效果。
因此,POE的添加质量分数在15-20%时具有较好的增韧效果.同时POE的添加量过多.也影响了基体的其他力学性能,这与上面易云高等人[12]的研究结果相对应。
应继儒等人[14]通过使用毛细管流变仪测试研究了PP/POE共混体系流变性能(图九)。
当POE的添加量低于10%时,PP与POE具有非常好的相容性,当POE添加量超过25%时,PP与POE的相容性减弱,这也更进一步验证了易云高等人[12]的研究结果。
图九、POE含量对共混体系粘流活化能的关系曲线
王凤娟等人[15]使用双螺杆挤出机研究了PP/POE的加工性能。
随着螺杆转速的提高,分散相尺寸先减小后增大,分散相的均匀程度先提高然后再有所下降。
且存在最佳的螺杆转速为84rad/min,并且存在最佳加工温度为220℃。
柏晓红等人[16]通过交联方式对PP/POE共混体系的力学性能进行研究。
分别将PP、POE与交联剂共混熔融挤出的一步法及将PP、POE与交联剂共混熔融挤出做成母料,然后在与PP混合造粒
表四、两步法交联对PP/POE体系性能的影响
图十、交联改性PP/POE的TEM照片
的两步法研究发现:两步法交联增韧中交联剂可明显改善PP/POE体系材料的冲击韧性。
随着交联剂用量的增加。
PP/POE体系材料的冲击强度和拉伸强度先升后降、断裂伸长率下降、弯曲模量则呈上升趋势。
两步法交联增韧效果见表四及图十。
照片明确显示了交联后的PP/POE韧性粗糙断面,并且两步法交联后的POE粒径更加细小、均匀。
赵全友等[17]设计PP/共聚PP/POE共混改性体系,并对POE的增韧性能作了研究。
POE的加入对PP增韧效果显著,当PP质量分数为48-57,共聚PP为3O-35,POE为13-17%时,共混物的缺口冲击强度可达500-600J/M,弯曲强度为26-29MPa,且产品在低温状态下仍能保持较高的韧性。
其中共聚PP在PP/POE共混体系中起到相容剂的作用,可增强PP与POE的界面粘接力。
刘西文等人[18]的研究也证实了这种效果。
青岛科技大学的焦传梅[19]进行了POE接枝乙烯基三乙氧基硅烷(VTES-g-POE)改性PP的研
图十一不同状态、不同VTES-g-POE用量PP/VTES-g-POE性能
图十二不同增韧剂用量对维卡软化点的影响
图十三PP/POE和水解后PP/VTES-g-POE的TG和DGT曲线
究。
研究表明:随着VTES-g-POE用量的增加,PP/VTES-g-POE的缺口冲击强度,断裂伸长率大幅度增加,拉伸强度逐渐减小。
水解后拉伸强度有所提高;水解后的PP/VTES-g-POE体系维卡软化点比PP/POE体系有所提高;热分析证实PP/VTES-g-POE体系热稳定性好于PP/POE体系。
如图十一、十二、十三。
杨琪等人[20]通过在PP/POE体系中填充超细硅灰石制得拉伸强度、冲击强度、流动性俱佳的共混材料。
江涛等人[21]通过采用纳米二氧化硅填充PP/POE共混体系研究表明:纳米二氧化硅的加入,与POE产生了协同增韧的效果,并且在纳米二氧化硅为4份,POE为15份时可以制得综合性能最佳的共混材料(如图十四)。
图十四、不同纳米二氧化硅对PP/POE性能的影响
注:POE用量为15份
刘春阳等人[22]及孙晓岚等人[23]分别对硫酸钡填充PP/POE体系进行了研究:采用表面处理的BaSO4填充PP/POE体系相对于未进行表面处理的BaSO4,其的拉伸屈服应力、冲击强度大于未进行表面处理处理的三元复合体系,但弯曲模量与断裂伸长率小于未进行表面处理的三元复合体系,这就为针对不同用户需求进行配方设计提供了依据。
POE经过马来酸酐接枝改性后的力学性能的研究表明,两种形态的三相复合体系的冲击强度和杨氏模量均比纯PP、PP/POE和PP/BaSO4两相复合体系有显著的提高,即同时实现了增强和增韧[24]。
杨旸等人[25]对碳酸钙填充PP/POE体系进行研究发现当CaCO3含量10%、POE含量为12%时,冲击强度较之纯PP增加233%,拉伸强度及弯曲强度有所下降,但下降幅度不大。
张芳等人[26]通过对纳米碳酸钙填充PP/POE体系进行研究表明:Nano-CaCO3刚性粒子及POE对共聚PP具有协
同增韧作用,PP/POE/Nano CaCO3组成质量比为100/10/10时,缺口冲击强度较纯PP提高178%。
熊忠等人[4]通过SEM分析(图十五)证实,在PP/POE/CaCO3体系中,因POE的存在,使得CaCO3相的尺寸变小,使CaCO3相与PP相的相容性变好。
从而达到增韧效果,并且随着POE用量的增加,CaCO3相的尺寸进一步变小,增韧效果进一步提高。
图十五、不同POE用量下的SEM照片
李淼等人[27]研究了不同滑石粉粒径及不同滑石粉用量对PP/POE体系的影响。
研究发现:随着滑石粉粒径的细化,PP/POE/滑石粉复合体系的流动性冲击韧性和硬度均有所提高,而耐热性则
表五、不同粒径滑石粉对PP/POE体系的影响
表六、不同含量滑石粉对PP/POE体系的影响
变化不太。
随着滑石粉用量的增加,PP/POE/滑石粉复台体系的冲击韧性、拉伸性能有所降低,硬度和耐热性有所提高。
结果见表五、表六。
陈光辉等人[28]研究了玻璃纤维/碳酸钙/POE/PP四元复合体系。
作者将纳米碳酸钙/POE/PP 复合体系记为NPP,微米碳酸钙/POE/PP复合体系记为WPP。
研究发现:加入玻纤后,两种四元复合体系的成型收缩率都得到了大幅度的降低;随着玻纤含量的增加,NPP/GF复合体系的拉伸强度和悬臂梁缺口冲击强度都呈现出逐渐增加的趋势,当玻纤质量分数为36.3%时,分别达到最大值,而WPP/GF复合体系的拉伸强度随着玻纤含量的增加基本上没有变化,悬臂梁缺口冲击强度呈现出先增加后减小的趋势,作者还通过SEM照片对玻璃纤维改性两体系性能的影响进行了分析;在流动性方面,NPP/GF体系的熔融指数呈现出先增加后减小的趋势,但整体上要大于纯聚丙烯的熔融指数;而WPP/GF体系则呈现出逐渐减小的趋势。
作者的研究表明:玻璃纤维对纳米碳酸钙/POE/PP体系的改性效果明显好于玻璃纤维对微米碳酸钙/POE/PP体系的改性效果。
关于玻璃纤维对四元共混体系性能的影响如图十六、十七、十八示。
图十六不同玻璃纤维含量对体系收缩率的影响
图十七不同玻璃纤维含量对体系力学性能的影响。
图十八不同玻璃纤维含量对体系熔体指数的影响
茅双明等人[29]研究了钛酸钾晶须与滑石粉复合增强PP/POE,结果证明钛酸钾晶须和滑石粉并用有协同增强作用,并且随着钛酸钾晶须用量的增加拉伸强度出现下降,但弯曲模量级冲击强度增加、热变形温度得到提升,性能影响结果见表七、表七。
表六、钛酸钾晶须并用滑石粉对PP性能的影响
表八、钛酸钾含量对PP/POE性能的影响
图十九不同用量氧化锌晶须对共混体系力学性能及耐热温度的影响
湖北工业大学的陈绪煌等人[30]对氧化锌晶须改性PP/POE共混体系进行了研究。
研究表明:硅烷处理的氧化锌晶须改性PP/POE体系拉伸、缺口冲击强度都随晶须填充量的增加先升高后下降。
氧化锌晶须用量在5份时,填充的PP/POE的拉伸强度达到最佳值;氧化锌晶须用量在10份时,冲击强度达到最佳。
耐热性随晶须的填充量增加而先升高后降低然后再升高,在2.5份时出现极大值,在7.5份时出现极小值,氧化锌晶须含量进一步增大,其耐热性提高。
见图十九。
刘晓蓓等人[31]研究了马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)共混改性短玻璃纤维/聚烯烃弹性体/聚丙烯(SGF/POE/PP)泡沫复合材料。
结果表明:少量POE-g-MAH的引入有利于降低平均泡孔和提高泡孔密度,而含量较高时却不利于改善发泡效果(见图二十)。
作者对该现象给予了如下解释:这一方面是由于POE-g-MAH自身所带有的极性MAH基团能够改善树脂与SGF间的极性差异,提高SGF在基体中的分散性,增强了SGF与基体树脂间的交互作用,对提高共混体系的熔
图二十SGF/POE/PP泡沫复合材料的孔径分布
图二十一SGF/POE/PP泡沫复合材料界面结构
图二十二SGF/POE/PP泡沫复合材料的物理性能
体强度和改善发泡具有积极作用;但同时POE-g-MAH的引入也增大了体系中低熔体强度的弹性体组分相对含量,这会降低体系的熔体强度;这两者的综合作用使POE-g-MAH在含量较低时对发泡效果有一定的改善效果,而在含量较高时却导致发泡效果出现恶化的现象。
同时POE、SGF 与基体间的界面结合均得到了增强(见图二十一),SGF/POE/PP泡沫复合材料的冲击韧度和弯曲强度分别在POE-g-MAH的含量为5%和8%时达到最大值,而压缩强度则呈逐步下降的变化趋势(见图二十二)。
该研究工作给我们设计发泡PP配方提供了借鉴。
谢羽等人[32]采用剑麻纤维作为研究对象,制得了POE和POE-g-MAH/剑麻:POE和POE-g-MAH对剑麻增强聚丙烯复合材料均有良好的增韧效果;仅从增韧效果而言,在弹性体用量较低阶段POE优于POE-g-MAH,但当弹性体增至30%以后,POE-g-MAH则好于POE;在拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量方面,POE-g-MA H均比POE效果更好。
4.3POE在PE改性中的应用
提高HDPE的应用价值,扩大其应用领域,对其进行增韧改性,将这一大品种通用塑料作为工程塑料使用,一直是国内外高分子材料科学与工程研究的热点之一[33]。
然而用橡胶等弹性体作改性剂来提高HDPE的韧性,往往以牺牲HDPE的强度、刚性、尺寸稳定性、耐热性及加工性能为代价,显得顾此失彼。
曾宪通等人[34]对HDPE/POE/CaCO3研究发现:热塑性弹性体POE能赋予HDPE基体树脂优异的柔韧性,当POE添加到10%时,平衡扭矩下降30%左右,有利于基体树脂
图二十三、不同POE含量对HDPE/POE体系性能的影响
图二十四、共混物熔融扭矩-时间曲线
的加工性能和冲击性能的提高(图二十三、图二十四)。
此外,由于POE分子链中没有双键,具有更高的稳定性,采用挤出工艺或直接在注射机上注射成型都很方便
图二十五、RHDPE/MPOE/滑石粉共混体系(SEM)照片
王雄刚等人[35]通过针对回收高密度聚乙烯(RHDPE)制得的管材刚度不足的缺点,采用滑石粉和自制的改性POE(MPOE)对RHDPE进行了改性。
发现随着MPOE用量的增加,三元体系的冲击强度大幅度上升,MPOE当质量分数为10%时体系的冲击强度从9.3MPa上升到15.2MPa,但拉伸强度和弯曲模量下降较多;而滑石粉的加入使体系刚性大幅增加,作者用扫描电镜照片对共混体系性能情况进行了分析(见图二十五)。
刘光耀等人[36]通过研究LDPE/POE共混体系发现:POE的加入可明显改善LDPE耐环境应力开裂性能,5%的POE加入LDPE,LDPE/POE共混材料耐环境应力开裂(F50)即可达到1000p以上,而EV A需要添加10%以上,LDPE/EV A共混材料耐环境应力开裂(F50)才可可达到1000p。
谭志勇等人[37]研究了LLDPE/POE共混体系的交联行为,发现:LLDPE/POE共混物的凝胶含量随引发剂的用量、交联温度和交联时间的增加而增加,达到一定程度后不再增加。
共混物的凝胶含量对其动态力学行为有影响,但凝胶含量对共混物的拉伸屈服强度、断裂强度及断裂伸长率变化不大。
5、POE在PVC改性中的应用
PVC作为为五大通用塑料之一,由于质硬性脆,裂解温度低,限制了PVC的应用。
长期以来,为了扩大PVC的应用领域,对PVC的改性研究一直非常活跃。
大家知道,PVC/ABS、PVC/CPE、PVC/MBS、PVC/EV A等改性体系已经进行了几十年的研发、应用。
从上世纪90年代开始的刚性粒子增韧改性PVC的研究、开发也已经进行十年有余。
在众多改性PVC的研究中,与PVC属不相容体系的PVC/PE、PVC/EPDM的研究、开发工作也取得非常大的进展,并获得广泛应用。
大家知道,POE与PVC属不相容体系,但由于POE与EPDM、PE的结构相近,因此可以选取在PVC/EPDM、PVC/PE体系中使用效果较好的增容剂用于PVC/PO E体系[38]。
图二十六、滑石粉、碳酸钙用量对复合体系性能的影响
图二十七、CPE用量对对复合体系力学性能的影响
左建东等人[39]研究了PVC/MPOE/无机填料体系的力学性能,结果表明,当填充母料中滑石粉或碳酸钙的质量分数为70%时,三元复合体系的综合性能最好。
另外,作者还研究了CPE对CPE 对PVC/MPOE具有增容作用,当用量为11phr时,复合体系的冲击强度比0phr时增加了4.2倍,拉伸强度增加2倍。
性能影响见图二十六、二十七。
汪济奎等人[40]对NBR增容PVC/POE体系进行了研究,发现非增容PVC/POE体系的力学性能较差。
在NBR增容PVC/POE体系中,随着NBR用量的增加,断裂伸长率增加,硬度和拉伸永久变形略有下降。
从扫描电镜可以看出,增容后的PVC/POE体系混合相态稳定,变为分散比较均匀的海-岛结构。
动态硫化使增容体系的力学性能提高采用动态硫化的加工方法效果更佳,。
具体性能参数参考表九、十、十一。
表九、POE用量对PVC/POE热塑性弹性体特性的影响
表十、不同配比对PVC/NBR/POE热塑性弹性体特性的影响
表十一、动态硫化对PVC/NBR/POE热塑性弹性体特性的影响
U&1~5are the same as that of table9;W U vulcanized by1g DCP 他们[41]使用毛细管流变仪对该共混体系的流变情况进行分析,得出如下结论:动态硫化后共混体系的粘度增加,但剪切速率也增加,粘度下降速度增加,属剪切性材料,同时,共混体系对温度的敏感性下降,依靠提升温度来降低体系粘度变得不可取。
如图二十八所示:
图二十八、PVC/NBR/POE流变曲线
另外汪济奎等人[42、43]还对PVC/POE弹性体进行了研究。
通过CPE复合改性PVC/POE,及CPE、NBR两种增容剂配合使用,确认其单独使用或复合使用具有增容作用,采用动态硫化的方法,有利于提高热塑性弹性体的力学性能。
贾永鹏等人[44]使用EV ACO、CPE、NBR增容高聚合度聚氯乙烯(HPVC)/POE弹性体,研究了增容共混体系的力学性能、耐油耐溶剂性、热空气老化性能以及加工流变性能。
结果表明:增容共混改性后,体系中的增塑剂耐异辛烷抽出能力提高,在油酸中的质量损失率减小,同时也有效改善了其加工流动性;通过红外光谱分析发现改性后的HPVC弹性体中增塑剂在热空气中挥发损失率减小,抗老化性能得到改善。
其中,HPVC与POE质量比在100:10到100:15范围内,体系综合性能较佳。
6、POE在聚酰胺改性中的应用
6.1POE在PA改性中的应用
聚酰胺(PA)俗称尼龙,居五大工程塑料之首。
自20世纪30年代由杜邦公司的Camthen发以来,PA的生产能力和产量均居工程塑料的第一位。
PA具有较高的屈服强度,熔点高,耐磨,耐油和一般溶剂。
但由于PA具有干态或低温下冲击强度低的缺点,限制了其更广泛的应用。
共混改性是改善PA这一缺点的简单有效方法,通过共混,可以和其他材料取长补短,从而扩大其应用领域。
共混物按其改性目的和用途如下:与具有低玻璃化转变温度的弹性体如改性聚烯烃、橡胶等共混,可改善冲击强度,特别是低温韧性与价廉的聚烯烃共混,可降低吸水性与纤维材料及矿物填料等共混,可提高刚性,改善材料的综合性能与具有高玻璃化转变温度的聚合物例如聚苯醚、聚芳醋等共混,可改进冲击强度,同时提高耐热性。
其中弹性体与的共混改性制备超韧一直是这一研究领域最为活跃、广泛的内容。
由于POE与EPDM结构类似,所以,POE与PA也是一个不相容体系,因此,POE改性中如何提高相容性是一个首要考虑的因素。
关于接枝增容、增韧PA6,冯威等人[45]研究了PA6/乙烯-1-辛烯共聚物接枝马来酸酐体系的亚微观相态与性能进行了研究,研究认为,POE与PA6是不相容体系,经马来酸酐接枝改性后的POE与PA6发生化学反应,生成的POE-g-PA6共聚物起到了原位增容的作用,细化了分散相尺寸,有效地改善了合金的力学性能。
其反应流程图二十九。
图二十九POE-g-MAH与PA6反应路线图。