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        行業新聞

        一文了解PP增韌的11種方案

        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,使材料具有優良的綜合性能指標,選取15%PA6加入PP中,可使其沖擊強度提高50%,拉伸強度下降13.8%;如再加入5%PP-g-MAH作為相容劑,其沖擊強度可提高113%,拉伸強度下降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℃下的缺口沖擊強度超過純PP的20倍,約為同等質量份數EPDM增韌效果的9倍。另外還發現,用mPE增韌PP,復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的強有力競爭者。

         

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

         

        5

        POE增韌PP體系

         

        PP/POE是近年來開發的彈性體增韌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,優于EPDM、EPR,其增韌效果為POE>EPDM>EPR,且彎曲模量和拉伸強度下降幅度小,其下降次序為POE<EPDM<EPR。

         

        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,其缺口沖擊強度從純PP的76.4J/m增加到626J/m。

         

        與EPDM相比,POE內聚能低、不含雙鍵、耐候性好,是EPDM的強有力替代品。

         

        6

        SBS增韌PP體系

         

        SBS對PP的增韌效果不如EPDM,但可用于一般應用場合。

         

        研究表明,當SBS的含量在0-10份之間時,沖擊強度隨加入量增大而增大;超過15份后,沖擊強度反而下降。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:CaCO? =48:40:12時,相關性能的懸臂梁沖擊強度為70KJ/㎡。

         

        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。由于兩者結構中都含有丙基,因此與PP的相容性都很好,熱穩定性非常高。

         

        在5%-30%的含量范圍內,隨其加入量的增大,體系的沖擊強度近似線性迅速增大;但同時,體系的彎曲強度、拉伸強度、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,常溫缺口沖擊強度提高10倍之多,脆化溫度下降4倍之多。

         

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

        將EPDM進行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、耐撓曲性等優點,BR的溶解度參數與PP接近,與PP的相容性好,增韌效果好。

         

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

         

        9

        塑料/彈性體協同增韌PP體系

         

        彈性體與PP共混雖然具有優良的沖擊強度,但剛性、強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,當比例為100/15/15時,不但韌性好,還具有高的拉伸強度和撓曲強度。

         

        PP/SBS/BR三元共混體系的協同效果顯著,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計應注意如下幾點。

         

        ①增韌效果。POE>mPE>TPE>EPDM,但從經濟上考慮用EPDM多。

         

        ②相容劑的選擇。對與PP相容性不好的增韌材料,在配方設計時,應加入相容劑,常用的有PP-g-MAH。加入相容劑后,沖擊強度提高幅度明顯增大。如PA、PS、PVC等,都需要加入相容劑。

         

        ③加入量的確定。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。

         

        ④增韌材料的選用。不同增韌材料的增韌效果和對其他性能的影響不同,因此對不同應用場合PP的性能要求也不同,應根據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。

         

        ⑤復合增韌。單一材料增韌PP,雖然沖擊強度提高了,但對其他性能影響較大。為此,常選用復合增韌,以平衡各方面性能,并可適當降低成本。

         

        ⑥彈性體的粒度。粒徑小于1.5微米時,可取得較好的增韌效果。

         

        10

        無機剛性粒子增韌PP體系

         

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

         

        用橡膠進行預增韌體系,對無機剛性粒子進行適當的表面處理后,可形成以無機剛性粒子為核,橡膠為殼的核-殼分散結構,無機剛性粒子的增韌效果十分顯著。具體應用實例有PP/EPDM/CaCO?、PP/EPDM/滑石粉、PP/EPDM/硅灰石等。

         

        無橡膠的預增韌體系,對無機剛性粒子的處理強度要大,最好在加入偶聯劑的同時加入助偶聯劑,復合處理效果好。對經界面改性劑優化處理的無機剛性粒子,也可形成以無機剛性粒子為核、界面改性劑為殼的殼-殼分散結構。如PP/優化處理的高嶺土增韌體系,當高嶺土加入30%時,沖擊強度高達480J/m;再如,經烷基羧酸鹽和助偶聯劑處理的CaCO?,在PP中加入50%時,其沖擊強度可提高1倍左右。

         

        11

        有機/無機納米材料增韌

         

        納米材料是20世紀80年代剛剛發展起來的新材料,也是21世紀最有前途的新材料,受到了人們的廣泛關注,無機納米粒子由于表面缺陷少、非配對原子多、比表面積大,通過粒子效應可以改善PP的結晶行為、結晶結構以及界面區域聚丙烯的力學行為,從而達到即增強又增韌的目的。

         

         

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