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聚丙烯共混增韧研究

2007/8/10 15:04:24 人评论

    摘要:从塑料增韧聚丙烯(PP)体系、橡胶或热塑性弹性体增韧PP体系、PP/弹性体/塑料三元共混体系以及无机刚性粒子增韧PP体系4 个方面详细论述了国内外 PP共混增韧改性的研究进展。采用塑料类作为改性剂增韧PP,虽可增韧,但是由于体系的不相容性,往往要大量使用改性剂或添加相容剂。使用橡胶或者热塑性弹性体与PP共混增韧效果最为明显,但由于随着弹性体用量的增加,体系在冲击强度大幅提高的同时也出现了刚性等性能的损失。PP/弹性体/塑料三元共混体系可均衡改善力学性能及降低成本。此外,还就近年发展起来的无机刚性粒子增韧PP的研究工作进展和机理研究情况作了介绍。     关键词: 聚丙烯 增韧 共混改性    聚丙烯(PP)是通用热塑性树脂中增长最快的品种之一,广泛应用于工业生产的各个领域。PP生产工艺简单,价格低廉,有着优异的综合性能。而其亟待克服的最为突出的缺点是它的缺口敏感性显著,即缺口冲击强度较低,尤其在低温时更为突出,因此在实际应用中需要进行增韧。PP共混增韧方法以其效果显著、工业化投资少且迅速易行等特点而广为应用。共混增韧改性是指用其他塑料或弹性体等作为改性剂与PP共混,以此改善PP的韧性。常用的改性材料主要分为塑料、橡胶或弹性体以及无机刚性粒子等几类。    1 塑料增韧PP体系    采用塑料类作为PP增韧的改性剂,不仅可以达到增韧的目的,而且可使材料的耐磨性、染色性等得到改善,且价格较为低廉。应用较多的有高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯、聚酰胺(PA) 等。但由于他们与PP的不相容性,要使体系达到较高的韧性往往需要加大改性剂用量或添加相容剂。    1.1 PP/聚乙烯(PE)    据资料介绍,在开发PP/PE复合材料时,可添加HDPE或LLDPE。 在等温结晶中发现HDPE以刚性粒子分布于PP中使其具有刚性增韧效果,LLDPE与PP 晶体形成系带相连的体系,因此,HDPE含量小于10%时对PP具有刚性增韧作用,而LLDPE增韧 PP 时,随着LLDPE用量的增加,其冲击强度增加,但拉伸强度下降。一般,LLDPE的用量为5% ̄20%较好。    Z.Wang对比了低密度聚乙烯(LDPE)与HDPE对PP的改性,发现LDPE能够实现对PP 有效的冲击改性,但却造成其他力学性质(如弯曲模量)的迅速下降。为了获得较好的综合性能,应用HDPE代替LDPE。他同时指出,丙烯、乙烯共聚改性比其物理共混更能取得明显效果。    杨军等人用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)原位成纤增强、增韧共聚PP(牌号1330),在提高韧性的同时,起到了增强作用。研究表明,提高混炼剪切力,加快成型冷却速度(采用淬冷工艺)均有利于力学性能的提高,其中配比为90:10的PP/UHMWPE 体系其缺口冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别可达到88.6kJ/(m2),45.1MPa 和 570%,分别是1330的3.5,1.5和2.5倍。由差示扫描量热法谱图可以发现,1330的乙烯嵌段与UHMWPE可形成共晶,淬冷则可使共晶含量显著增加,从而加强了两相间的结合力。    1.2 PP/EVA    采用EVA改性PP,能有效提高材料的冲击性能、断裂伸长率和熔体流动指数(MI) ,制品表面光泽也有所提高。所用EVA的醋酸乙烯含量为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。MI的变大,有利于成型加工和共混体系中各组分的均匀分散。华北工学院用EVA—15改性PP, 使材料韧性最高值比PP提高12倍,而刚性降低不多,成本低于弹性体或橡胶改性PP。 1.3 PP/PA    PP与PA共混改性克服了两者固有的缺点,使材料具有优良的综合性能。在众多种类中,目前研究较多的是PP/PA6体系。赵书兰等人选用PA6作为PP的增韧剂与PP 熔融共混后,冲击强度比纯PP提高了49.5%,弯曲强度变化不大,但拉伸强度降低了13.8%。可见,PA6对PP有一定的增韧作用。但从结构分析来看, 由于两者极性相差很大,因而相容性较差。为此,添加中间体作为界面改善剂,以提高两者的相容性成为研究的重点。文章中用马来酸酐接枝聚丙烯(PP—g—MAH)作为相容剂添加到二元共混物中,结果使体系的冲击强度比纯PP提高了113%,弯曲强度略有提高,拉伸强度仅降低了2.7%。

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