活化碳酸钙、POE、HDPE对聚丙烯增韧改性

2007/8/10 15:04:24

聚丙烯是五大通用塑料之一，但它的成型收缩率大、易翘曲变形等缺点，限制了其在结构材料和工程塑料方面的应用。碳酸钙无毒、无味、无刺激性，资源丰富，是一种优良的高分子材料无机填充剂，它可以改善聚丙烯的硬度、弹性模量、尺寸稳定性等，同时，以POE为增韧剂，HDPE协同增韧，对体系进行填充改性，在降低成本的同时，使复合材料取得各项均衡的力学性能，拓展了聚丙烯的应用空间。1、碳酸钙的活化随着复合材料工业的迅速发展，碳酸钙已不仅仅是一种填充剂，同时也是一种重要的改性剂。在聚丙烯共混改性体系中，加入碳酸钙可以降低制品的成型收缩率和原料成本，提高改性聚丙烯制品的刚性和耐热性。但是，碳酸钙是无机填料，与聚丙烯的相容性较差，所以在使用前需进行活化处理，以提高碳酸钙与聚合物分子链的结合力，提高填充聚丙烯材料的力学性能，建议使用800目以上的重质碳酸钙，经干燥处理后投入高速搅拌机中，然后加入适量的磷酸脂偶联剂，高速搅拌15-20分钟，对碳酸钙进行活化处理。或者直接使用800目以上的活性重质碳酸钙。　　在共混体系中随着活化碳酸钙含量的增加，体系的冲击强度先快速增加，30份以后增加缓慢，40份以后冲击强度降低。用偶联剂活化过的碳酸钙，能使材料的冲击强度增加，这是因为活化碳酸钙的粒子表面发生了物理化学结构和性质的改变，更易分散在基体中。当碳酸钙的含量超过一定程度时，会出现无机粒子集结堆积现象，使共混体系的结构产生内部缺陷，造成各项力学性能的下降。所以，碳酸钙的用量以不超过40份为宜。2、POE对共混体系的影响　　POE是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，其特点是：（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）POE分子结构中没有不饱和双键，具有优良的耐老化性能。（3）POE分子量分布窄，具有较好的流动性，与聚烯烃相容性好。（4）良好的流动性可改善填料的分散效果，同时也可提高制品的熔接痕强度。　　随着POE含量的增加，体系的冲击强度和断裂伸长率有很大的提高。可见，POE对PP有优良的增韧作用，与PP、活性碳酸钙有较好的相容性。这是因为POE的分子量分布窄，分子结构中侧辛基长于侧乙基，在分子结构中可形成联结点，在各成分之间起到联结、缓冲作用，使体系在受到冲击时起分散、缓冲冲击能的作用，减少银纹因受力发展成裂纹的机会，从而提高了体系的冲击强度。当体系受到张力时，由于这些联结点所形成的网络状结构可以发生较大的形变，所以，体系的断裂伸长率有显著的增加，当POE的含量增加时，体系的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均有所下降，这是由POE本身的性能决定的，故POE的含量应控制在20%以下。　　 POE的含量与熔融指数的关系，加入POE后，体系的熔融指数增加。POE本身的流动性较好，它的加入，同时也改善了整个体系的流动性，当POE含量超过15份以后，体系的熔融指数基本没有变化，若要继续提高体系的流动性，则不能完全依赖于POE。3、HDPE对体系力学性能的影响　　在整个体系中，加入适量的其它聚合物，也可改善体系的力学性能，同时降低了成本。加入适量的HDPE，冲击强度有不同程度的提高，POE是乙烯与辛烯的共聚物，因此，HDPE在聚丙烯与POE之间起到了‘交联剂’的作用，更好地改善了聚丙烯与POE之间的相容性，从而提高了体系抵抗外力冲击的能力。　　当HDPE在体系中加入后冲击强度提高，拉伸强度增加很小，当HDPE为10份时，冲击强度迅速提高，15份时增加缓慢，所以，HDPE的用量应在10左右。4、老化性能　　为了使该材料有良好的耐候性，在体系中加入适量的防老化母料或抗氧剂，经测试，试片在氙灯紫外线辐射1000h，相当于一年的时间，冲击强度、拉伸强度保持率分别为88%和86%。氙灯紫外线辐射3000h，相当于三年的时间，冲击强度和拉伸强度的保持率分别为74%和71%，优良的耐老化性能，使该材料的使用周期长，减少了废弃塑料对环境的污染。

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