摘要:從塑料增韌聚丙烯(PP)體系、橡膠或熱塑性彈性體增韌PP體系、PP/彈性體/塑料三元共混體系以及無(wú)機(jī)剛性粒子增韌PP體系4 個(gè)方面詳細(xì)論述了國(guó)內(nèi)外 PP共混增韌改性的研究進(jìn)展。采用塑料類作為改性劑增韌PP,雖可增韌,但是由于體系的不相容性,往往要大量使用改性劑或添加相容劑。使用橡膠或者熱塑性彈性體與PP共混增韌效果最為明顯,但由于隨著彈性體用量的增加,體系在沖擊強(qiáng)度大幅提高的同時(shí)也出現(xiàn)了剛性等性能的損失。PP/彈性體/塑料三元共混體系可均衡改善力學(xué)性能及降低成本。此外,還就近年發(fā)展起來(lái)的無(wú)機(jī)剛性粒子增韌PP的研究工作進(jìn)展和機(jī)理研究情況作了介紹。 關(guān)鍵詞: 聚丙烯 增韌 共混改性 聚丙烯(PP)是通用熱塑性樹(shù)脂中增長(zhǎng)最快的品種之一,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。PP生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,有著優(yōu)異的綜合性能。而其亟待克服的最為突出的缺點(diǎn)是它的缺口敏感性顯著,即缺口沖擊強(qiáng)度較低,尤其在低溫時(shí)更為突出,因此在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行增韌。PP共混增韌方法以其效果顯著、工業(yè)化投資少且迅速易行等特點(diǎn)而廣為應(yīng)用。共混增韌改性是指用其他塑料或彈性體等作為改性劑與PP共混,以此改善PP的韌性。常用的改性材料主要分為塑料、橡膠或彈性體以及無(wú)機(jī)剛性粒子等幾類。 1 塑料增韌PP體系 采用塑料類作為PP增韌的改性劑,不僅可以達(dá)到增韌的目的,而且可使材料的耐磨性、染色性等得到改善,且價(jià)格較為低廉。應(yīng)用較多的有高密度聚乙烯(HDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯、聚酰胺(PA) 等。但由于他們與PP的不相容性,要使體系達(dá)到較高的韌性往往需要加大改性劑用量或添加相容劑。 1.1 PP/聚乙烯(PE) 據(jù)資料介紹,在開(kāi)發(fā)PP/PE復(fù)合材料時(shí),可添加HDPE或LLDPE。 在等溫結(jié)晶中發(fā)現(xiàn)HDPE以剛性粒子分布于PP中使其具有剛性增韌效果,LLDPE與PP 晶體形成系帶相連的體系,因此,HDPE含量小于10%時(shí)對(duì)PP具有剛性增韌作用,而LLDPE增韌 PP 時(shí),隨著LLDPE用量的增加,其沖擊強(qiáng)度增加,但拉伸強(qiáng)度下降。一般,LLDPE的用量為5% ̄20%較好。 Z.Wang對(duì)比了低密度聚乙烯(LDPE)與HDPE對(duì)PP的改性,發(fā)現(xiàn)LDPE能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)PP 有效的沖擊改性,但卻造成其他力學(xué)性質(zhì)(如彎曲模量)的迅速下降。為了獲得較好的綜合性能,應(yīng)用HDPE代替LDPE。他同時(shí)指出,丙烯、乙烯共聚改性比其物理共混更能取得明顯效果。 楊軍等人用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)原位成纖增強(qiáng)、增韌共聚PP(牌號(hào)1330),在提高韌性的同時(shí),起到了增強(qiáng)作用。研究表明,提高混煉剪切力,加快成型冷卻速度(采用淬冷工藝)均有利于力學(xué)性能的提高,其中配比為90:10的PP/UHMWPE 體系其缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別可達(dá)到88.6kJ/(m2),45.1MPa 和 570%,分別是1330的3.5,1.5和2.5倍。由差示掃描量熱法譜圖可以發(fā)現(xiàn),1330的乙烯嵌段與UHMWPE可形成共晶,淬冷則可使共晶含量顯著增加,從而加強(qiáng)了兩相間的結(jié)合力。 1.2 PP/EVA 采用EVA改性PP,能有效提高材料的沖擊性能、斷裂伸長(zhǎng)率和熔體流動(dòng)指數(shù)(MI) ,制品表面光澤也有所提高。所用EVA的醋酸乙烯含量為14% ̄18%,此時(shí),EVA為極性較低的非晶性材料,加入PP共混體系后有明顯的增韌作用。MI的變大,有利于成型加工和共混體系中各組分的均勻分散。華北工學(xué)院用EVA—15改性PP, 使材料韌性最高值比PP提高12倍,而剛性降低不多,成本低于彈性體或橡膠改性PP。 1.3 PP/PA PP與PA共混改性克服了兩者固有的缺點(diǎn),使材料具有優(yōu)良的綜合性能。在眾多種類中,目前研究較多的是PP/PA6體系。趙書蘭等人選用PA6作為PP的增韌劑與PP 熔融共混后,沖擊強(qiáng)度比純PP提高了49.5%,彎曲強(qiáng)度變化不大,但拉伸強(qiáng)度降低了13.8%??梢?jiàn),PA6對(duì)PP有一定的增韌作用。但從結(jié)構(gòu)分析來(lái)看, 由于兩者極性相差很大,因而相容性較差。為此,添加中間體作為界面改善劑,以提高兩者的相容性成為研究的重點(diǎn)。文章中用馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP—g—MAH)作為相容劑添加到二元共混物中,結(jié)果使體系的沖擊強(qiáng)度比純PP提高了113%,彎曲強(qiáng)度略有提高,拉伸強(qiáng)度僅降低了2.7%。
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