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盘点PP增韧的11种方案

时间:2017-10-18 17:02来源:未知 作者:中国塑料网 点击:
(1)PP/PE增韧体系 (2)PP/EVA增韧体系 EVA在增韧PP的同时,还可以提高断裂伸长率、熔体流动指数和表面光泽度。 所选用的EVA中VA的含量为14%-18%之间。用20%EVA-15增韧PP,其冲击强度提高12倍之多,刚性下降幅度小,其成本又低于弹性体或橡胶增韧PP,综合

(1)PP/PE增韧体系

 

(2)PP/EVA增韧体系

EVA在增韧PP的同时,还可以提高断裂伸长率、熔体流动指数和表面光泽度。

所选用的EVA中VA的含量为14%-18%之间。用20%EVA-15增韧PP,其冲击强度提高12倍之多,刚性下降幅度小,其成本又低于弹性体或橡胶增韧PP,综合性能优于PP/EPDM体系。

(3)PP/PA6增韧体系  

PP/PA6共混体系可改善两者本身固有缺点,使材料具有优良的综合性能指标,选取15%PA6加入PP中,可使其冲击强度提高50%,拉伸强度下降13.8%;如再加入5% PP-g-MAH作为相容剂,其冲击强度可提高113%,拉伸强度下降2.7%。

(4)mPE/PP增韧体系

mPE具有非常低的玻璃化温度,而且断裂伸长率很大,非常适合于PP的增韧改性。

mPE对PP有较好的增韧效果,在PP中加入40%mPE,于-30℃下的缺口冲击强度超过纯PP的20倍,约为同等质量份数EPDM增韧效果的9倍。另外还发现,用mPE增韧 PP,复合材料具有较低的拉伸永久变形、压缩永久变形和蠕变变形,卓越的低温性能和加工性能,成为EPDM的强有力竞争者。

此外,新开发的增韧材料有乙烯-辛烯共聚物EOC,用其增韧可使PP的冲击强度增加9倍之多。

(5)POE增韧PP体系

PP/POE是近年来开发的弹性体增韧PP体系,其增韧效果最好,耐候性好,流动性佳,热稳定性好,加工性能好,也是目前最常用的弹性体增韧PP体系。

POE与PP的相容性非常好,增韧效果尤其是低温增韧效果十分明显,优于EPDM、EPR,其增韧效果为POE>EPDM>EPR,且弯曲模量和拉伸强度下降幅度小,其下降次序为POE

POE在PP中加入量超过15%时,增韧效果迅速提高。如在PP中加入30%POE时,其缺口冲击强度从纯PP的76.4J/m增加到626J/m。

与EPDM相比,POE内聚能低、不含双键、耐候性好,是EPDM的强有力替代品。

(6)SBS增韧PP体系

SBS对PP的增韧效果不如EPDM,但可用于一般应用场合。

研究表明,当SBS的含量在0-10份之间时,冲击强度随加入量增大而增大;超过15份后,冲击强度反而下降。用SBS与PP制成的耐冲击型PP的常温和低温冲击性能可分别提高5倍和10倍。具体配方为PP:SBS:CaCO3 =48:40:12时,相关性能的悬臂梁冲击强度为70kj/m2。

(7)EPDM、EPR增韧PP体系

EPDM(乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物)、EPR(乙烯-丙烯二元共聚物)是PP传统最常用弹性体增韧材料,尤其以EPDM为主,两者具有高弹性和良好的耐低温性能,可改善PP的冲击性能和耐低温性能。由于两者结构中都含有丙基,因此与PP的相容性都很好,热稳定性非常高。

在5%-30%的含量范围内,随其加入量的增大,体系的冲击强度近似线性迅速增大;但同时,体系的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度等明显降低。

与EPR相比EPDM与PP有良好的界面相互作用,溶解度参数相等(均为8.1),与PP的相容性更好,对PP的增韧效果更明显。

以EPR为例,在PP中加入20%时,常温缺口冲击强度提高10倍之多,脆化温度下降4倍之多。

以EPDM为例,当PP/EPDM/滑石粉以100/20/10比例配合用于汽车保险杠时,不同生产厂家的性能如下表所示。

 

将EPDM进行MAH接枝后形成EPDM-g-MAH后,用E杰莎贝尔PDM-g-MAH增韧PP比纯EPDM效果更好。

(8)BR增韧PP体系  

顺丁橡胶(BR)具有高弹性、良好的低温性能(玻璃化温度-110℃)、耐磨性、耐挠曲性等优点,BR的溶解度参数与PP接近,与PP的相容性好,增韧效果好。

当PP/BR为100/15时,其冲击强度提高近6倍,脆化温度下降到8℃(下降23℃)。

(9)塑料/弹性体协同增韧PP体系 

弹性体与PP共混虽然具有优良的冲击强度,但刚性、强度和热变形温度等性能损失较大,且成本提高明显。为了改善力学性能和降低成本,在弹性体/PP增韧体系中,加入塑料形成弹性体/塑料/PP三元共混体系。

在三元共混体系中最常用的塑料为HDPE和LLDPE,具体实例如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三元增韧体系,当比例为100/15/15时,不但韧性好,还具有高的拉伸强度和挠曲强度。

PP/SBS/BR三元共混体系的协同效果显著,比单一PP/SBS或PP/BR增韧效果好得多。

对以上增韧体系的配方设计应注意如下几点。

①增韧效果。POE>mPE>TPE>EPDM,但从经济上考虑用EPDM多。

②相容剂的选择。对与PP相容性不好的增韧材料,在配方设计时,应加入相容剂,常用的有PP-g-MAH。加入相容剂后,冲击强度提高幅度明显增大。如PA、PS、PVC等,都需要加入相容剂。

③加入量的确定。各种增韧材料对PP的增韧效果都有一个最佳加入量范围,如SBS在15%以下效果好,POE在15%以上好。

④增韧材料的选用。不同增韧材料的增韧效果和对其他性能的影响不同,因此对不同应用场合PP的性能要求也不同,应根据具体性能来选择增韧材料。如EPR增韧PP的耐老化性不好,用于户外的汽车保险杠一般不选择EPR而选用耐候性较好的EPDM。

⑤复合增韧。单一材料增韧PP,虽然冲击强度提高了,但对其他性能影响较大。为此,常选用复合增韧,以平衡各方面性能,并可适当降低成本。

⑥弹性体的粒度。粒径小于1.5微米时,可取得较好的增韧效果。

(10)无机刚性粒子增韧PP体系

常用的无机刚性增韧材料有云母、滑石粉、硅灰石、碳酸钙和硫酸钡等。

用橡胶进行预增韧体系,对无机刚性粒子进行适当的表面处理后,可形成以无机刚性粒子为核,、橡胶为壳的核-壳分散结构,无机刚性粒子的增韧效果十分显著。具体应用实例有PP/EPDM/CaCO3、PP/EPDM/滑石粉、PP/EPDM/硅灰石等。

无橡胶的预增韧体系,对无机刚性粒子的处理强度要大,最好在加入偶联剂的同时加入助偶联剂,复合处理效果好。对经界面改性剂优化处理的无机刚性粒子,也可形成以无机刚性粒子为核、界面改性剂为壳的壳-壳分散结构。如PP/优化处理的高岭土增韧体系,当高岭土加入30%时,冲击强度高达480J/m;再如,经烷基羧酸盐和助偶联剂处理的CaCO3,在PP中加入50%时,其冲击强度可提高1倍左右。

 

(11)有机/无机纳米材料增韧

纳米材料是20世纪80年代刚刚发展起来的新材料,也是21世纪最有前途的新材料,受到了人们的广泛关注,无机纳米粒子由于表面缺陷少、非配对原子多、比表面积大,通过粒子效应可以改善PP的结晶行为、结晶结构以及界面区域聚丙烯的力学行为,从而达到即增强又增韧的目的。

(责任编辑:中国塑料网)
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