高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究

皇料高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究2005年34卷第3期高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究鄔潤德,童筱莉,賴(lài)有根,謝新萍,姜超,李文杰(淅江工業(yè)大學(xué)化工材料學(xué)院,淅江,杭州310014)摘要:用高分子量聚丙烯(HWPP)分別與共聚PP、均聚PP、POE熔融共混制備出HWPP的無(wú)機填料復合物。結果表明,當HWPP含量為20%時(shí),HWPP與均聚PP復合物的加工流動(dòng)性最好,通過(guò)共混可得到優(yōu)異的力學(xué)性能,而加入適量的滑石粉對該復合材料的加工性能有著(zhù)明顯的改善;HWPP與共聚PP復合物在HWPP含量為20%時(shí),拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率在實(shí)驗用量范圍內最大,而其懸臂梁沖擊強度在HWPP含量為30%時(shí)達到最大;在POE含量由10%上升到20%時(shí),HWPP與POE的滑石粉填料復合物的懸臂梁沖擊強度提高了近1倍。關(guān)鍵詞:高分子量聚丙烯(HWPP);均聚丙烯;共聚丙烯;POE;復合材料;滑石粉中圖分類(lèi)號:TQ235.14文獻標識碼:A文章編號:1001-9456(2005)03-0065-03Conventional PP Modified with High Molecular Weight PPWU Run-de, TONG Xiao-li, LAI Yong-gen, XIE Xin-ping, JINANG Chao, LI Wen-jie(Zhejiang University of Technology, Chemical Engineering and Materials Institute, Hangzhou, Zhejiang 310014, China)Abstract: High molecular weight polypropylene (HWPP)was blended with homopolypropylene(ho-PP), copolypropylene(co-PP)and POE respectively. The results indicated when the content ofHWPP was 20%, HWPP/ho-pP composite possessed the best processing fluidness and excellentmechanical properties, furthermore when filled with proper amount of talc powder, the processingfluidness of this comopsite had obvious improvement. When the content of HWPP was 20%inHWPP/co-pp composite, the elongation at break and the tensile strength of the composite were thehighest, and its notched impact strength reached maximum value when HWPP content was 30%When the content of POe was raised from 10% to 20%, the notched impact strength of HWPP/POE/talc powder composite was raised nearly one time.Key words: high molecular weight polypropylene(HWPP); homopolypropylene: copolypropylenePOE; composite; talc powder聚丙烯(PP)的性能介于通用塑料及工程塑料之高分子量PP分子量很高,結晶度介于均聚PP與間,具有電氣性能好、機械強度高、密度小、耐熱性好等共聚PP之間,具有拉伸強度和伸長(cháng)率較大等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)因此被廣泛應用于工業(yè)的各領(lǐng)域口。但是,PP但是高分子量PP熔體黏度高,難以加工,為發(fā)揮其優(yōu)在性能上也有一些不足,例如,低溫韌性差、尺寸收縮異的力學(xué)性能并改善其加工性能,可以用其改性普通率大、不耐老化、不易染色等。另外,由于其不親水、非PP。這里用北京燕山石化公司最近試產(chǎn)的HWPP分極性,因而不適合添加各種填充劑,因此限制了它的應別與共聚PP、均聚PP、POE熔融共混制備出HWPP用范圍。所以PP的改性特別是在通用塑料工程化改性的聚丙烯無(wú)機埴料復合物,并考察它們的力學(xué)性和功能化方面,一直是人們研究的重點(diǎn)2能及中國煤化工CNMHG收稿日期:2004-12-17作者簡(jiǎn)介:鄔潤德(1945-),男,浙江杭州人,教授65聖料2005年34卷第3期高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究1實(shí)驗部分臂梁沖擊強度最小,而在HWPP含量為20%時(shí)三者1.1原料的綜合性能均較好。又如圖2所示,隨著(zhù)高分子量聚PP:揚子石化,共聚,MⅠ為2.5g/10min丙烯含量的增加,復合物的熔體指數和彎曲模量均呈均聚M為3.5g/10min;現一定的下降趨勢,在HWPP含量為20%時(shí),HWPP高分子量PP(HWPP):燕山石化,M為0.5g/10mn;的加工流動(dòng)性超過(guò)了純均聚PP的加工流動(dòng)性能。因POE:杭州海一高分子材料有限公司;此在以下的實(shí)驗中考察HWPP含量為20%時(shí),不同滑石粉(Talc):杭州三達化學(xué)有限公iTac的用量對該體系的影響。1.2儀器設備GH-1000高速混合機:北京塑料機械廠(chǎng);TE35雙螺桿擠出機:南京科亞公司;溫31SZ-160/80NB塑料成型注射機:寧波塑料機械廠(chǎng)CMT5104微機控制電子萬(wàn)能試驗機:深圳三思29計量技術(shù)有限公司;XJ-300A沖擊試驗機:吳忠材料實(shí)驗有限公司;30XRZ100C熔體速率測試儀:吉林大學(xué)教科儀器廠(chǎng)P含量/%1.3實(shí)驗內容圖1HWPP含量對復合物沖擊強度和拉伸強度的影響1.3.1工藝過(guò)程◆一簡(jiǎn)支梁沖擊強度/(kJ/m2);一■一懸臂梁沖擊強度/(J/m);-▲一拉伸強度/MPa按照設定的配方稱(chēng)料,然后加入到高速混合機上攪拌混合均勻,接著(zhù)在雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒,最后用塑料成型注射機注塑成試樣,待用。1.3.2力學(xué)性能測試根據GB1040-79中的方法,使用CMT5104微機租0.85合址控制電子萬(wàn)能試驗機測試試樣的拉伸強度、斷裂伸長(cháng)率、彎曲模量等性能。使用XJ-300A沖擊試驗機測試試樣的簡(jiǎn)支梁沖擊強度、懸臂梁沖擊強度。使用HwPP含量/%2HWPP含量對復合物彎曲強度和熔體指數的影響XRZ-100C熔體速率測試儀測試熔體指數。2結果與討論2.2滑石粉(Tal)的用量對高分子量PP與均聚PP復合物性能的影響2.1高分子量PP與均聚PP復合物的性能研究實(shí)驗所用高分子量PP,熔體黏度高、結晶度小于某些無(wú)機填料具有片層結構,如滑石粉,它的加入均聚P有較好沖擊性能擬用其改進(jìn)均聚PP的脆會(huì )使普通PP樹(shù)脂與其有良好的界面接觸。因此在性?，F以加入10%的普通滑石粉作為填充料,考察其該實(shí)驗中考察普通滑石粉能否對HWPP與均聚PP復合物產(chǎn)生較好的填充效果。力學(xué)性能及黏度的變化如表1所示,隨著(zhù)Talc含量的增加,復合物的簡(jiǎn)由圖1可見(jiàn),復合物的簡(jiǎn)支梁沖擊強度和拉伸強支梁沖擊強度和懸臂梁沖擊強度均呈現明顯的下降趨度均在HWPP含量為40%時(shí)達到最大,但是此時(shí)懸表1Talc的用量對復合物性能的影響Ta含量/%簡(jiǎn)支梁沖擊強度/(kJ/m2)懸臂梁沖擊強度/(J/m)拉伸強度/MPa伸長(cháng)率/%彎曲模量/GPa熔體指數/(g/1min)51.2中國煤化工2.96032.51527.625.430CNMHG3.50421.830.450.941.830勢;拉伸強度和彎曲模量沒(méi)有明顯變化;融體指數先增加而后減小;伸長(cháng)率明顯下降。這說(shuō)明未經(jīng)表面處理皇料高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究005年34卷第3期的Talc用量對HwPP與均聚PP復合物的韌性影響的結果,根據這一規律可將HWPP作共聚丙烯的增很大,加入適量的Talc對復合材料加工性能有著(zhù)明顯強、增韌劑應用;共混物的熔體指數隨HWPP含量增的改善加呈明顯下降的趨勢,在HWPP含量20%時(shí)與共聚2.3高分子量PP與共聚PP復合物的性能研究PP(M為2.5g/10min)相差不多,在復合物中HWPP共聚PP結晶度和熔點(diǎn)低,溫度低于0℃時(shí)仍具有含量達40%~50%時(shí),熔體指數基本不變良好的沖擊強度,一20℃時(shí)才達到應用極限,但其剛2.4性、硬度、耐蠕變性等比均聚物低10%~15%。而HWPP具有較高的強度和耐蠕變性能,兩者共混可以在一定程度上性能互補。由圖3~5可見(jiàn),HWPP和共聚PP共混物的簡(jiǎn)支梁沖擊強度和懸臂梁沖擊強度分別在含量為40%和30%時(shí)達到最大,比HWPP和均聚PP共混物高出許多;拉伸強度及伸長(cháng)率均在HWPP含量為20%時(shí)達P含量/%到最大,比HWPP和均聚PP共混物高出10%以上。圖5HWPP含量對復合物彎曲強度和熔體指數的影響這是HWPP和共聚PP共混物在拉伸時(shí)易產(chǎn)生取向2.4高分子量PP與POE復合物的性能研究聚烯烴彈性體POE是一種飽和的乙烯辛烯共聚物,且具有較小的內聚能、較高的剪切敏感性,其表觀(guān)剪切黏度對溫度的依賴(lài)與PP相似,所以在PP中的相60容性和分散性特別好,在PP基體內分散相粒徑較小、粒徑分布較窄,這里考察了其對HWPP的增韌效果。由表2可知,POE對于HWPP的增韌效果完全符合增韌理論。隨著(zhù)POE含量的增加,復合物的懸臂P含量圖3HWPP含量對復合物沖擊性能的影響梁沖擊強度明顯提高,并且在POE含量為20%時(shí)比10%用量時(shí)提高了近1倍,伸長(cháng)率提高明顯,簡(jiǎn)支梁沖擊強度卻有所下降,但下降幅度不大,拉伸強度和彎曲模量在POE含量低于15%時(shí)下降幅度很小,而當POE含量進(jìn)一步增大時(shí),兩者均明顯下降。3結論1)當HWPP含量為40%時(shí),HWPP與均聚PP復合物的拉伸強度與簡(jiǎn)支梁沖擊強度達到最大值,而HwP含量熔體指數在HWPP含量低于40%時(shí)下降的幅度不圖4HWPP含量對復合物拉伸強度和伸長(cháng)率的影響表2POE的含量對HWPP/POE復合物性能的影響HWPP POE簡(jiǎn)支梁沖擊強度/(kJ/m2)懸臂梁沖擊強度/(/m)拉伸強度/Ma伸長(cháng)率/%彎曲模量/GPa熔體指數/(g/10min)90010043.97178.301.14853346.1.13780020038.68124.91750250中國煤化工0.95730.9212CNMHG2)普通滑石粉的用量對HWPP與均聚PP復合3)HwPP與共聚PP復合物在HWPP含量為物的韌性影響很大,但加入適量的普通滑石粉明顯地20%時(shí),拉伸強度和伸長(cháng)率在實(shí)驗用量范圍內達到最改善了復合材料加工性能。(下轉64頁(yè)皇料2005年34卷第3期動(dòng)態(tài)硫化型PVC/PNBR熱塑性彈性體性能的研究合物的相容性就好,顯示出較好的補強效果。分界面間的應力,填料與聚合物分子間的粘結作用較強。 n-CaCo3含量少時(shí)會(huì )阻止銀紋的發(fā)展,表現出較明顯的補強作用,含量較多時(shí),應力點(diǎn)的增多使補強作420410用下降,導致材料的強度開(kāi)始隨著(zhù)填料的繼續加入而400下降153903結論填料的種類(lèi)1)制得了性能優(yōu)異的彈性體。圖9填料對體系的力學(xué)性能影響2)硫化體系的選擇對提高體系的性能很重要口拉伸強度Pa■撕裂強度/(NVm)口伸長(cháng)率/A- n-CaCO3;B一滑石粉;C一高嶺土;D一白炭黑促進(jìn)劑與硫磺的質(zhì)量有一個(gè)較佳比率,一般在~7之間。下面是 nCaCo質(zhì)量對體系的影響,實(shí)驗結果見(jiàn)圖104)增塑劑的質(zhì)量和聚合物聚合度對性能的影響非常大,可選用高聚合度的聚氯乙烯制備高強度的熱塑冒乙趙磷性彈性體,增塑劑的質(zhì)量在PVC的60%較好5)白炭黑對體系的補強作用非常明顯,并可顯著(zhù)惠1改善制品的外觀(guān)參考文獻:[1]張保衛,翟艷,孫錫龍,等HPVC/BR共混體系的性能研nCaO2的質(zhì)量/份究[J].工程塑料應用,2003,31(6):19圖10 n-CaCo3的質(zhì)量對體系性能的影響[2]王慶海唐頌超,陸超,等.共混型PVC熱塑性彈性體的一◆一拉伸強度;一■一撕裂強度開(kāi)發(fā)與應用[J].上海塑料,2001,(3):6從實(shí)驗結果可以看出, n-CaCO3對體系的補強作3]于清溪世界熱塑性彈性體發(fā)展現狀[合成橡膠工業(yè),用還是相當明顯的,隨著(zhù)填料質(zhì)量的增加,體系的力學(xué)2002,25(4):202強度呈現先上升后下降的趨勢。這是因為 n-CaCO[4]王濟奎,戴干策動(dòng)態(tài)硫化制備N(xiāo)BR/PVC合金及其在汽無(wú)機粒子分散在連續的塑料相中,與塑料相間存在車(chē)上的應用[J].工程塑料應用1998,26(1):18.個(gè)分界面。在拉伸時(shí)界面處因應力較集中發(fā)展成銀[5]袁茂全,潘祥江章長(cháng)明等增塑高聚合度聚氯乙烯的結構與性能[J]中國塑料,2002,16(3):30紋,但 n-CaCO3經(jīng)過(guò)表面活化劑活化處理后,可減弱(本文編輯SXQ)(上接67頁(yè))大,而懸臂梁沖擊強度在HWPP含量為30%時(shí)達到烷烴溶劑中聚合及性能初步表征[J].應用化學(xué)2000,17最大,因此可將HWPP作共聚聚丙烯的增強、增韌劑(3):292-295應用。[5] Ikeda, Yukiko, Ohta, et al. The influence of chain entanglement4)HWPP與POE的滑石粉填料復合物在POEdensity on the inverses in strength and modulus with ultra-含量由10%上升到20%時(shí),懸臂梁沖擊強度提高了近drawing of ultra-high-molecular weight polypropylene[j]Journal Article,2002,58(12):444-450.1倍。[6] Liang Y C, Isayev A L Self-reinforced polypropylene/LCP參考文獻prepregs and laminates[J]. Polymer Composites, 2002, 23[1]王洪國,葉昕,徐忠興.齊魯聚丙烯樹(shù)脂現狀及發(fā)展前景[J].齊魯石油化工,2003,31(1):34-36[7] Fujiyama M, Inata H Melt fracture behavior of polypropylene-[2]張增民聚丙烯高性能化改性技術(shù)的新進(jìn)展[J].塑料,中國煤化工 weight distribution;I2001,30(3):23-28CNMH Gnal of Applied Polymer,[3]孟季茹,梁國正,趙磊,等.聚丙烯增韌改性研究的最新進(jìn)2002,84(12):2111-2119展[J].塑料科技,2000,14(1):41-49(本文編輯SXQ)[4]姜杰,謝本恒,任青,等,合成高分子量無(wú)規聚丙烯—在方數據