楊儷辰Y(jié)ANG Li-chen

（南京協(xié)贏企業(yè)咨詢管理有限公司，南京210000）

0 引言

聚丙烯（PP）具有密度低、機(jī)械性能較優(yōu)異、還有良好的耐應(yīng)力龜裂、耐疲勞屈服和耐化學(xué)品性能、而且有價(jià)格便宜、易加工成型、無(wú)毒、易回收、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是在汽車工業(yè)、家電及機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用不斷加大。在汽車領(lǐng)域，由于節(jié)能和環(huán)保的要求，對(duì)于汽車輕量化的呼聲越來(lái)越高，而在所有塑料中，聚丙烯的成本最低，密度最小，故聚丙烯是汽車中用量最多的高分子材料，汽車上保險(xiǎn)杠、儀表板、輪罩、門板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、空調(diào)外殼、中控臺(tái)、喇叭蓋等許多零件都是用改性聚丙烯生產(chǎn)的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛小轎車上聚丙烯的用量有幾十公斤，而且其用量正呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。聚丙烯改性料的模量高低對(duì)聚丙烯改性料在氣場(chǎng)上的應(yīng)用具有很大的影響，同時(shí)也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要方面。改性料流動(dòng)性的高低對(duì)注塑成件方面有著很大的影響。本文就將探討一種具有高流動(dòng)性和模量的改性聚丙稀及其制備方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

聚丙烯 PP：9829，北京燕山石化公司；POE：8150，美國(guó)陶氏化學(xué)公司；EPDM：美國(guó)杜邦公司；鈦酸酯偶聯(lián)劑：市售；硬脂酸鋅：湖南省邵陽(yáng)縣有機(jī)化工廠；抗氧劑：臺(tái)灣齊巴；滑石粉：泉州旭豐粉體原料有限公司。

1.2 主要設(shè)備

高速混合機(jī)，SH140，張家港白熊科美機(jī)械有限公司；雙螺桿擠出機(jī)，SHJ-50，南京廣達(dá)化工設(shè)備有限公司；注塑機(jī)，JN88-E，震雄機(jī)械有限公司。

1.3 樣品制備

試樣制備、檢測(cè)工藝流程圖見圖1。

圖1 試樣制備、檢測(cè)工藝流程圖

擠出工藝：擠出溫度195-230℃；注塑工藝：注射溫度210℃，注射壓力70MPa，注射速率60g/s，注射時(shí)間6s。造粒后的粒料在90℃下干燥5個(gè)小時(shí)，然后在注塑機(jī)中注塑成試樣。

1.4 性能檢測(cè) 彎曲性能按GB/T9341-2000進(jìn)行測(cè)試，沖擊性能按GB/T1843-1996進(jìn)行測(cè)試，熔融流動(dòng)速率按GB/T3682-2000進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)聚丙烯改性料熔體流動(dòng)速率的影響 首先做了一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)考察滑石粉的加入對(duì)純PP熔體流動(dòng)速率的影響，在一定量的PP中分別加入30份滑石粉，30份滑石粉和鈦酸酯偶聯(lián)劑，與相同量的純PP進(jìn)行對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)加入30份滑石粉的熔體流動(dòng)速率變小，流動(dòng)性變差，成形性變差。另外，在含有30份滑石粉的一定量的PP用鈦酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，熔體流動(dòng)速率可從0.87g/min增加至3.40g/min，說明鈦酸酯的歐聯(lián)作用提高了PP與滑石粉的相容性，增加了流動(dòng)性能，成形性變好，有利于注塑。

2.2 不同增韌劑對(duì)聚丙烯改性料的影響

2.2.1 溶體流動(dòng)速率 由實(shí)驗(yàn)可知，隨著POE含量的增加，熔體流動(dòng)速率呈下降趨勢(shì)，表明隨著POE含量的增加，體系加工性能變差。這是由于POE本身熔體流動(dòng)速率較低，它的加入使得共混體系的內(nèi)摩擦阻力增大，導(dǎo)致聚合物分子鏈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)困難，從而降低了整個(gè)體系的流動(dòng)性。按照流變學(xué)的原理，混合時(shí)POE以微小的液滴分散在PP熔體中，PP連續(xù)相剪切場(chǎng)中小液滴的存在擾亂了流線，因此使體系耗散額外的能量，這種額外的能量耗散則表現(xiàn)在整個(gè)體系的黏度增加及MFR的下降。另外，通過實(shí)驗(yàn)亦可看出，使用相同量的POE和EPDM，POE體系的MFR高于EPDM的，進(jìn)一步說明了用POE改性PP的優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 沖擊強(qiáng)度 隨著POE含量的增加，沖擊強(qiáng)度呈平穩(wěn)略上升趨勢(shì)，且當(dāng)POE含量達(dá)到10%以上，呈陡然上升趨勢(shì)，表現(xiàn)出明顯的增韌效果，同樣的，對(duì)于EDPM，當(dāng)含量達(dá)到15%時(shí)，沖擊強(qiáng)度陡然上升，增韌效果明顯，由此可得，為達(dá)到相同增韌效果，POE用量少于EPDM。

2.2.3 斷裂伸長(zhǎng)率 隨著POE含量的增加，體系的斷裂伸長(zhǎng)率在不斷上升，且當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%時(shí)，其體系斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)陡然上升狀態(tài)，同樣的，隨著EPDM含量的增加，斷裂伸長(zhǎng)率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時(shí)，呈現(xiàn)出陡然上升趨勢(shì)。由此可見，加入相同分量的POE的增韌效果遠(yuǎn)大于EPDM的。

2.2.4 彎曲彈性模量 隨著POE，EPDM含量的增加，體系的彎曲彈性模量在不斷上升。

綜上所述，為了獲得更好效果的改性PP，將選用10%的POE。

2.3 滑石粉粒徑及用量對(duì)改性PP的影響 滑石粉種類繁多。為了研究滑石粉的粒徑對(duì)改性PP的性能有何影響，我們分別選用了3000目，2000目，1000目的3種滑石粉作為研究對(duì)象。

從各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，滑石粉的粒徑越小，越具有更大的比表面積，在體系的共混效果越好，對(duì)應(yīng)力的分散就越好。因此，加入粒徑為3000目的滑石粉的改性PP性能最好。

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，隨著滑石粉用量的增加，改性PP的缺口沖擊強(qiáng)度降低，而彎曲彈性模量提高；同理，隨著滑石粉用量的增加，改性PP的MFR和拉伸強(qiáng)度均降低，而彎曲強(qiáng)度卻有所提高。綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)看，當(dāng)滑石粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%時(shí)，改性PP的綜合性能相對(duì)較好。

2.4 潤(rùn)滑劑對(duì)PP/POE體系的影響 做一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)可得，潤(rùn)滑劑的加入可以大大提高彎曲模量及熔體流動(dòng)速率，說明潤(rùn)滑劑起到了降低分子間力的作用，使得分子的運(yùn)動(dòng)容易，因而對(duì)外應(yīng)力的響應(yīng)快。因此，為了達(dá)到更好的改性效果，在PP/POE體系中添加適量的潤(rùn)滑劑。

3 結(jié)論

①相較于純PP體系，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%，粒徑為3000目的滑石粉，改性PP的綜合性能相對(duì)較好。②將PP+滑石粉的體系用鈦酸酯偶聯(lián)劑處理，科大大提高體系的熔體流動(dòng)速率，增加了流動(dòng)性，使體系的成形性變好，有利于注塑。③根據(jù)不同增韌劑對(duì)聚丙烯改性料影響的探討，可得PP/POE體系的綜合性能均好于PP/EPDM體系，且當(dāng)POE含量在達(dá)到10%的時(shí)候，綜合性能最好。④在PP/POE體系中添加適量的潤(rùn)滑劑科大大提高體系的彎曲模量及熔體流動(dòng)速率，以達(dá)到更好的改性效果。

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