硫酸钙晶须复合增强聚丙烯性能研究

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
从表中我们可以得知, 不同的位置加料, 强
有所下降, 而冲击强度和熔体流动速率却变化 较小, 起到了对 PP 增强的作用; 钛酸酯偶联剂 T 38S 处理硫酸钙晶须增强效果略差于接枝马
度相差较大, 特别是冲击强度相差有八倍之多, 来酸酐, 拉伸强度和弯曲强度也有所提高, 冲击
其结果应主要是由于断晶的过程不同而造成 强度下降的幅度也较小, 但特别的是其断裂伸
表 2 设备对硫酸钙晶须增强 PP 性能的影响
项 目
拉伸 断裂 弯曲 冲击 熔体流 强度 伸长率 强度 强度 动速率
(M Pa) (% ) (M Pa) (KJ m 2) (g 10m in)
司产; 单螺杆挤出机 SJ - 20 哈尔滨塑料模具
厂产;
PP+ 30% CK (S) 2012 912 3811 313 414 PP+ 30% CK (D ) 2615 718 5914 10118 211
16
塑 PLA ST ICS SC
料科 I. & T
技 ECHNOLO
GY
第 1 期 (总第 117 期) 1997202
硫酸钙晶须复合增强聚丙烯性能研究
葛铁军 (沈阳化工学院 110021) 杨洪毅 韩跃新 (沈阳祥跃新材料有限责任公司 110021) (东北大学 110006)
收稿日期 1996210205
力。 其主要性能如表 1 所示。
表 1 硫酸钙晶须主要性能
晶须 组成
密度 (g cm 3)
长度 (Λm )
直径 (Λm )
熔点 (℃)
拉伸 强度
(GPa)
拉伸 模量
(GPa)
水溶性 22℃
(ppm )
硬度 (莫氏)
CaSO 4
2.
69
100~ 200
1~ 4
1450 20.
葛铁军等 硫酸钙晶须复合增强聚丙烯性能研究
17
利用晶须对塑料增强和增韧, 在发达国家
wenku.baidu.com
本实验试样的制备工艺如图 1 所示。
的应用已非常广泛, 目前已有几十种之多, 年用 量几千吨, 分别在汽车、机械制造、电子仪器仪 表、航天航空等工业领域得到了长足的发展。我 国自 80 年代以来, 已先后研制成功了碳化硅、 硼酸铝、氯化钾、钛酸钾、碳酸钙等多种晶须, 小 批量试用在各工业领域 (但大都由于价格偏高, 未能扩大市场, 形成规模生产)。
硫酸钙晶须 的活化

捏合 挤出

冷却 造粒

注射成型 标准试样

性能 测试
图 1 试样制备工艺
拉伸试验按 GB 1040- 79 标准进行, 弯曲
试验按 GB 1042 - 79 标准进行, 冲击试验按
GB 1043- 79 标准进行, 熔体流动速率按 GB
2382- 83 标准进行。
本文以硫酸钙晶须增强聚丙烯为研究对 象, 初步探讨了晶须增强的掺混工艺、表面处理 和填充量对硫酸钙晶须增强 PP 力学性能及加 工性能的影响。
比较可知, 三种表面处理方式, 以 PP 接枝
加料口
30. 6 3. 9 43. 7 10. 3 4. 7
马来酸酐与硫酸钙晶须共混效果最为理想, 其
第一排气口 39. 5 7. 5 66. 5 85. 3 4. 4
拉伸强度和弯曲强度都明显提高, 断裂伸长率
(1) PP + 30% CK 晶须表面用钛酸酯偶联剂处理, 比例 1%。
覆, 因此长径比保持较好, 达到了对 PP 增强和 增韧的效果。
212 晶须表面处理及填加量对增强 PP
不同的表面处理剂对硫酸钙晶须与 PP 相溶性 改善程度不同产生的, PP 接枝马来酸酐后, 提 供了一个良好的界面, 使之能与晶须以较强的
性能的影响
键价力结合, 达到了增强改性的效果; 以钛酸酯
21211 晶须表面处理对增强 PP 性能的影响 硫酸钙晶须的不同表面处理, 很大程度上
3 结论
(1) 采用双螺杆挤出机对聚丙烯与硫酸钙 晶须混合, 效果较为理想, 能实现增强改性的目 的;
(2) 为获得理想的增强效果, 就必须保持晶 须的长径比, 而采用双螺杆第一排气口加入晶 须可以最大程度的减少断晶, 增强效果较为理 想;
对于晶须增强塑料来说, 晶须的长径比保
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
18
葛铁军等 硫酸钙晶须复合增强聚丙烯性能研究
持率是一个相当关键的问题, 断晶主要是在混 合和分散时与树脂颗粒的冲击和碰撞而产生 的, 尤其是在活化处理和加料口加料时最为容 易产生。为了考虑这一点, 我们进行了双螺杆挤
5
178
<
1200
3~ 4
由于硫酸钙晶须与其它增强材料相比具有 更微细的尺寸和较大的长径比, 因此添加到塑 料和橡胶中, 可以对聚合物进行增强和增韧; 在 一定的比例添加时, 不仅很少或不增加流体的 粘度, 而且可使流动加工性得以改善, 可以用于 制作形状复杂尺寸精度高的产品, 制品成型收 缩率大大降低, 表面光洁度提高。
T 38S 处理 PP+ 10% CK 37164 8510 5115 7915 515 PP+ 20% CK 38172 1518 5715 3317 512 PP+ 30% CK 3915 715 6615 1916 510 PP+ 40% CK 4417 510 7919 910 313
PP 接枝马来酸酐 PP+ 20% CK 41. 4 1518 58 87. 5 416 PP+ 30% CK 54. 3 913 6715 8513 414 PP+ 40% CK 57. 5 614 81. 7 72. 5 310
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
葛铁军等 硫酸钙晶须复合增强聚丙烯性能研究
19
酸钙晶须共混的或以钛酸酯偶联剂处理的硫酸 钙晶须增强 PP 材料, 随晶须含量的增加, 增强 PP 的拉伸强度和弯曲强度也随之增加, 断裂伸 长率随之下降, 冲击强度和熔体流动速率出现 小幅度的下降或变化很小, 而硅烷偶联剂处理 硫酸钙晶须的增强效果较差, 不适合与 PP 共 混。 综合性能以 PP 接枝马来酸酐和 30% 硫酸 钙晶须共混的最为理想。
3 结论
采用适当的分散剂处理炭黑确实可提高炭 黑的分散能力, 提高母料的抗静电效果和抗静 电硬 PV C 的抗冲击能力。
有所研究的几种分散剂中, 以部分氧化聚 乙烯蜡的效果最好。
为了获得制品的良好物理机械性能, 应严 格掌握加工工艺条件。
参考文献
1 CZech 209, 334 2 吴立峰。 塑料, 1987, (5) : 20 3 F 1R 1Sp inell“P la stics A dd itives and M od ifiers
的影响, 我们进行了单双螺杆挤出造粒的对比 实验, 其造粒工艺均为活化后的晶须与 PP 在 高速捏合机中捏合后, 从加料口加入, 挤出造 粒。 硫酸钙晶须表面采用 KH - 550 活化处理, 比例 1%。 性能指标如表 2 所示。
由表 2 可以看出, 利用双螺杆对硫酸钙晶 须增强 PP 进行混合挤出造粒, 在同样的添加 比例下, 材料的力学强度 (拉伸强度、弯曲强度) 均比利用单螺杆挤出造粒的材料强度要高, 特 别是两者的冲击强度之差尤为明显, 这说明设 备的混合效果直接影响着硫酸钙晶须增强 PP 的机械性能, 双螺杆挤出机能实现晶须与树脂 间更好的混合与分散, 达到良好的增强效果。
的。硫酸钙晶须同 PP 混合后, 一同从加料口加 长率下降较小, 熔体流动速率在 30% 添充量以
入, 因固体输送过程中晶须损伤, 长径比严重下 降而导致材料的冲击强度大幅度丧失; 而对于 晶须由第一排气口加入, 因 PP 到达第一排气 口已基本熔融, 晶须进入料筒后立刻被熔体包
下反而上升, 改善了添充料的加工工艺性; 硅烷 偶联剂 KH - 550 处理硫酸钙晶须增强效果较 差, 拉伸强度和弯曲强度提高幅度较小, 而其它 各项指标下降很多。 初步分析主要原因是由于
偶联剂处理的硫酸钙晶须, 具有很好的与 PP 的相溶性, 获得了较为理想的包覆界面层, 也实
影响了增强 PP 的性能, 本论文选择了三种不 现了对 PP 增强改性, 而且还改善了加工流动
同的处理方式进行试验研究, 性能指标如表 4 性。
所示。
21212 晶须含量对增强 PP 性能的影响
如表 4 所示, 以 PP 接枝马来酸酐再与硫
硅烷偶联剂 KH - 550 南京曙光化工厂 钛酸酯偶联剂 T 38S 美国 Ken rich 石 油化学公司 交联剂 D C P 试剂级 马来酸酐 试剂级
112 设备及仪器
高速捏合机 GH - 10 北京塑料机械厂 产;
双螺杆挤出机 T SE30 南京瑞华机械电 子有限公司产;
注射机 SZ- 200 无锡格兰机械有限公
H andbook”1992 4 S. P. Rw ei eta l. Po lym. Eng. Sci, 1990, 30 (12) ,
701 5 刘晓明。 塑料科技, 1986, (4) : 33
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
剂 T 38S 活化处理, 比例 1%。 性能指标如表 3 所示。
表 3 加料位置对硫酸钙晶须增强 PP (1) 性能的影响
加料位置
拉伸 断裂 弯曲 冲击 熔体流 强度 伸长率 强度 强度 动速率 (M Pa) (% ) (M Pa) (KJ m 2) (g 10m in)
KH 550 处理 PP+ 10% CK 3718 1115 5115 6414 510 PP+ 20% CK 3619 1110 5313 2215 410 PP+ 30% CK 2615 718 5914 1012 211 PP+ 40% CK 1713 312 6012 3124 119
摘 要 以硫酸钙晶须复合增强聚丙烯为研究对象, 初步探讨了晶须增强的掺混工艺、表面 处理和填充量对硫酸钙晶须增强 PP 力学性能及加工性能的影响。
关键词 硫酸钙晶须 聚丙烯 复合增强 表面处理
0 前言
晶须作为现代复合材料中的新一代高性能 增强剂, 已越来越多的引起人们的极大兴趣, 而 其中硫酸钙晶须又以其优良的物化性能及相对 低廉的造价吸引了工业界的重视。 作为一种新 型、优质、价廉的增强材料, 硫酸钙晶须是无水 硫酸钙的纤维状单晶体, 其尺寸稳定, 平均长径 比约为 80, 具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、 强度高、易进行表面处理、和橡胶塑料等聚合物 的亲和力强等优点, 而价格却仅为碳化硅晶须 的 200 ~ 300 分之一, 具有很强的市场竞争能
表 4 晶须表面处理及含量对
增强 PP 性能的影响
项 目
拉伸 断裂 弯曲 冲击 熔体流 强度 伸长率 强度 强度 动速率
(M Pa) (% ) (M Pa) (KJ m 2) (g 10m in)
出机不同位置加料挤出造粒的对比实验。 加料
纯 PP
37. 7 330 52 95 5. 1
口加料的挤出造粒工艺是活化后的晶须与 PP 在高速捏合机中捏合后, 在加料口加入挤出造 粒; 第一排气口加料的挤出造粒工艺是将活化 后的晶须在第一排气口、而 PP 在加料口计量 加料的工艺。 硫酸钙晶须表面采用钛酸酯偶联
电子拉力机W SM - 2000 吉林大学科教仪 器厂产;
PP+ 40% CK (S) 1315 311 2912 211 415 PP+ 40% CK (D ) 1713 312 6012 3124 1. 9
冲击试验机; 熔体指数仪。
113 试样制备及性能测试
注: (S) —单螺杆 (D ) —双螺杆 21112 双螺杆挤出机加料位置对性能的影响
1 实验部分
2 结果与讨论
211 掺 混 工 艺 及 设 备 对 硫 酸 钙 晶 须 增 强 PP 性能的影响
21111 单双螺杆对性能的对比影响 为了考察设备对硫酸钙晶须增强 PP 性能
111 原料
聚丙烯 PP - 4016 辽宁化纤工业总公 司
硫酸钙晶须 CK 沈阳祥跃新材料有限 责任公司
相关文档
最新文档