塑料人必知改性PP增韌的11種方案
發(fā)布時(shí)間：2023-11-21 14:15:07 點(diǎn)擊數(shù)：0
塑料人必知改性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(shí)，還可以提高斷裂伸長(zhǎng)率、熔體流動(dòng)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(zhǎng)率很大，非常適合于PP的增韌改性。
mPE對(duì)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)者。
此外，新開(kāi)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(lái)開(kāi)發(fā)的彈性體增韌PP體系，其增韌效果最好，耐候性好，流動(dòng)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?yàn)镻OE
POE在PP中加入量超過(guò)15%時(shí)，增韌效果迅速提高。如在PP中加入30%POE時(shí)，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(duì)PP的增韌效果不如EPDM，但可用于一般應(yīng)用場(chǎng)合。
研究表明，當(dāng)SBS的含量在0-10份之間時(shí)，沖擊強(qiáng)度隨加入量增大而增大;超過(guò)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(shí)，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(shí)，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(duì)PP的增韌效果更明顯。
以EPR為例，在PP中加入20%時(shí)，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(xiǎn)杠時(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)，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(duì)以上增韌體系的配方設(shè)計(jì)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。
②相容劑的選擇。對(duì)與PP相容性不好的增韌材料，在配方設(shè)計(jì)時(shí)，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。
③加入量的確定。各種增韌材料對(duì)PP的增韌效果都有一個(gè)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(duì)其他性能的影響不同，因此對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合PP的性能要求也不同，應(yīng)根據(jù)具體性能來(lái)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(xiǎn)杠一般不選擇EPR而選用耐候性較好的EPDM。
⑤復(fù)合增韌。單一材料增韌PP，雖然沖擊強(qiáng)度提高了，但對(duì)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。
⑥彈性體的粒度。粒徑小于1.5微米時(shí)，可取得較好的增韌效果。
（10）無(wú)機(jī)剛性粒子增韌PP體系
常用的無(wú)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(duì)無(wú)機(jī)剛性粒子進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砗?，可形成以無(wú)機(jī)剛性粒子為核，、橡膠為殼的核-殼分散結(jié)構(gòu)，無(wú)機(jī)剛性粒子的增韌效果十分顯著。具體應(yīng)用實(shí)例有PP/EPDM/CaCO3、PP/EPDM/滑石粉、PP/EPDM/硅灰石等。
無(wú)橡膠的預(yù)增韌體系，對(duì)無(wú)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(shí)加入助偶聯(lián)劑，復(fù)合處理效果好。對(duì)經(jīng)界面改性劑優(yōu)化處理的無(wú)機(jī)剛性粒子，也可形成以無(wú)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(shí)，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(shí)，其沖擊強(qiáng)度可提高1倍左右。
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