盤點(diǎn)PP增韌的11種方案

發(fā)布時間:2017-10-20 來源: 找塑料新材料 專題: 國內(nèi)原料 打印

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   (1)PP/PE增韌體系

  (2)PP/EVA增韌體系

  EVA在增韌PP的同時,還可以提高斷裂伸長率、熔體流動指數(shù)和表面光澤度。

  所選用的EVA中VA的含量為14%-18%之間。用20%EVA-15增韌PP,其沖擊強(qiáng)度提高12倍之多,剛性下降幅度小,其成本又低于彈性體或橡膠增韌PP,綜合性能優(yōu)于PP/EPDM體系。

  (3)PP/PA6增韌體系

  PP/PA6共混體系可改善兩者本身固有缺點(diǎn),使材料具有優(yōu)良的綜合性能指標(biāo),選取15%PA6加入PP中,可使其沖擊強(qiáng)度提高50%,拉伸強(qiáng)度下降13.8%;如再加入5% PP-g-MAH作為相容劑,其沖擊強(qiáng)度可提高113%,拉伸強(qiáng)度下降2.7%。

  (4)mPE/PP增韌體系

  mPE具有非常低的玻璃化溫度,而且斷裂伸長率很大,非常適合于PP的增韌改性。

  mPE對PP有較好的增韌效果,在PP中加入40%mPE,于-30℃下的缺口沖擊強(qiáng)度超過純PP的20倍,約為同等質(zhì)量份數(shù)EPDM增韌效果的9倍。另外還發(fā)現(xiàn),用mPE增韌 PP,復(fù)合材料具有較低的拉伸永久變形、壓縮永久變形和蠕變變形,卓越的低溫性能和加工性能,成為EPDM的強(qiáng)有力競爭者。

  此外,新開發(fā)的增韌材料有乙烯-辛烯共聚物EOC,用其增韌可使PP的沖擊強(qiáng)度增加9倍之多。

  (5)POE增韌PP體系

  PP/POE是近年來開發(fā)的彈性體增韌PP體系,其增韌效果最好,耐候性好,流動性佳,熱穩(wěn)定性好,加工性能好,也是目前最常用的彈性體增韌PP體系。

  POE與PP的相容性非常好,增韌效果尤其是低溫增韌效果十分明顯,優(yōu)于EPDM、EPR,其增韌效果為POE>EPDM>EPR,且彎曲模量和拉伸強(qiáng)度下降幅度小,其下降次序為POE

  POE在PP中加入量超過15%時,增韌效果迅速提高。如在PP中加入30%POE時,其缺口沖擊強(qiáng)度從純PP的76.4J/m增加到626J/m。

  與EPDM相比,POE內(nèi)聚能低、不含雙鍵、耐候性好,是EPDM的強(qiáng)有力替代品。

  (6)SBS增韌PP體系

  SBS對PP的增韌效果不如EPDM,但可用于一般應(yīng)用場合。

  研究表明,當(dāng)SBS的含量在0-10份之間時,沖擊強(qiáng)度隨加入量增大而增大;超過15份后,沖擊強(qiáng)度反而下降。用SBS與PP制成的耐沖擊型PP的常溫和低溫沖擊性能可分別提高5倍和10倍。具體配方為PP:SBS:CaCO3 =48:40:12時,相關(guān)性能的懸臂梁沖擊強(qiáng)度為70kj/m2。

  (7)EPDM、EPR增韌PP體系

  EPDM(乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物)、EPR(乙烯-丙烯二元共聚物)是PP傳統(tǒng)最常用彈性體增韌材料,尤其以EPDM為主,兩者具有高彈性和良好的耐低溫性能,可改善PP的沖擊性能和耐低溫性能。由于兩者結(jié)構(gòu)中都含有丙基,因此與PP的相容性都很好,熱穩(wěn)定性非常高。

  在5%-30%的含量范圍內(nèi),隨其加入量的增大,體系的沖擊強(qiáng)度近似線性迅速增大;但同時,體系的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、熱變形溫度等明顯降低。

  與EPR相比EPDM與PP有良好的界面相互作用,溶解度參數(shù)相等(均為8.1),與PP的相容性更好,對PP的增韌效果更明顯。

  以EPR為例,在PP中加入20%時,常溫缺口沖擊強(qiáng)度提高10倍之多,脆化溫度下降4倍之多。

  以EPDM為例,當(dāng)PP/EPDM/滑石粉以100/20/10比例配合用于汽車保險杠時,不同生產(chǎn)廠家的性能如下表所示。

  將EPDM進(jìn)行MAH接枝后形成EPDM-g-MAH后,用EPDM-g-MAH增韌PP比純EPDM效果更好。

  (8)BR增韌PP體系

  順丁橡膠(BR)具有高彈性、良好的低溫性能(玻璃化溫度-110℃)、耐磨性、耐撓曲性等優(yōu)點(diǎn),BR的溶解度參數(shù)與PP接近,與PP的相容性好,增韌效果好。

  當(dāng)PP/BR為100/15時,其沖擊強(qiáng)度提高近6倍,脆化溫度下降到8℃(下降23℃)。

  (9)塑料/彈性體協(xié)同增韌PP體系

  彈性體與PP共混雖然具有優(yōu)良的沖擊強(qiáng)度,但剛性、強(qiáng)度和熱變形溫度等性能損失較大,且成本提高明顯。為了改善力學(xué)性能和降低成本,在彈性體/PP增韌體系中,加入塑料形成彈性體/塑料/PP三元共混體系。

  在三元共混體系中最常用的塑料為HDPE和LLDPE,具體實例如PP/SBS/HDPE、PP/EPR/HDPE、PP/EPDM/LLDPE、PP/HDPE/BR(100/15/15)、PP/PS/mPE、PP/PS/SBS等。

  PP/HDPE/BR三元增韌體系,當(dāng)比例為100/15/15時,不但韌性好,還具有高的拉伸強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度。

  PP/SBS/BR三元共混體系的協(xié)同效果顯著,比單一PP/SBS或PP/BR增韌效果好得多。

  對以上增韌體系的配方設(shè)計應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。

  ①增韌效果。POE>mPE>TPE>EPDM,但從經(jīng)濟(jì)上考慮用EPDM多。

 ?、谙嗳輨┑倪x擇。對與PP相容性不好的增韌材料,在配方設(shè)計時,應(yīng)加入相容劑,常用的有PP-g-MAH。加入相容劑后,沖擊強(qiáng)度提高幅度明顯增大。如PA、PS、pvc等,都需要加入相容劑。

 ?、奂尤肓康拇_定。各種增韌材料對PP的增韌效果都有一個最佳加入量范圍,如SBS在15%以下效果好,POE在15%以上好。

 ?、茉鲰g材料的選用。不同增韌材料的增韌效果和對其他性能的影響不同,因此對不同應(yīng)用場合PP的性能要求也不同,應(yīng)根據(jù)具體性能來選擇增韌材料。如EPR增韌PP的耐老化性不好,用于戶外的汽車保險杠一般不選擇EPR而選用耐候性較好的EPDM。

 ?、輳?fù)合增韌。單一材料增韌PP,雖然沖擊強(qiáng)度提高了,但對其他性能影響較大。為此,常選用復(fù)合增韌,以平衡各方面性能,并可適當(dāng)降低成本。

 ?、迯椥泽w的粒度。粒徑小于1.5微米時,可取得較好的增韌效果。

  (10)無機(jī)剛性粒子增韌PP體系

  常用的無機(jī)剛性增韌材料有云母、滑石粉、硅灰石、碳酸鈣和硫酸鋇等。

  用橡膠進(jìn)行預(yù)增韌體系,對無機(jī)剛性粒子進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砗螅尚纬梢詿o機(jī)剛性粒子為核,、橡膠為殼的核-殼分散結(jié)構(gòu),無機(jī)剛性粒子的增韌效果十分顯著。具體應(yīng)用實例有PP/EPDM/CaCO3、PP/EPDM/滑石粉、PP/EPDM/硅灰石等。

  無橡膠的預(yù)增韌體系,對無機(jī)剛性粒子的處理強(qiáng)度要大,最好在加入偶聯(lián)劑的同時加入助偶聯(lián)劑,復(fù)合處理效果好。對經(jīng)界面改性劑優(yōu)化處理的無機(jī)剛性粒子,也可形成以無機(jī)剛性粒子為核、界面改性劑為殼的殼-殼分散結(jié)構(gòu)。如PP/優(yōu)化處理的高嶺土增韌體系,當(dāng)高嶺土加入30%時,沖擊強(qiáng)度高達(dá)480J/m;再如,經(jīng)烷基羧酸鹽和助偶聯(lián)劑處理的CaCO3,在PP中加入50%時,其沖擊強(qiáng)度可提高1倍左右。

  (11)有機(jī)/無機(jī)納米材料增韌

  納米材料是20世紀(jì)80年代剛剛發(fā)展起來的新材料,也是21世紀(jì)最有前途的新材料,受到了人們的廣泛關(guān)注,無機(jī)納米粒子由于表面缺陷少、非配對原子多、比表面積大,通過粒子效應(yīng)可以改善PP的結(jié)晶行為、結(jié)晶結(jié)構(gòu)以及界面區(qū)域聚丙烯的力學(xué)行為,從而達(dá)到即增強(qiáng)又增韌的目的。

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