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如何改善pp性能上的不足

时间:2018-05-16 作者:91再生 来源:91再生网

 

  1
 
  何为韧性,何为刚性?
 
  韧性与刚性相对,是反映物体形变难易程度的一个属性,在力学中有刚度和柔度两个物理量。
 
  “刚度”是指物体发生单位形变时所需要的力的大小;
 
  “柔度”则指物体在单位力下所发生的形变大小。
 
  塑料的韧性和刚性是对立的概念,刚性越大材料越不容易发生形变,韧性越大则越容易发生形变。通常,刚性越大,材料的硬度、拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量均较大;反之,韧性越大,断裂伸长率和冲击强度就越大。
 
  2
 
  增韧机理(银纹-剪切带理论)
 
  在橡胶增韧塑料的共混体系中,橡胶颗粒的作用主要有两个方面:
 
  一方面,作为应力集中的中心,诱发基体产生大量的银纹和剪切带;另一方面,控制银纹的发展使银纹及时终止而不致发展成破坏性的裂纹。
 
  例如:HIPS基体韧性较小,银纹化,应力发白,银纹化体积增加,横向尺寸基本不 变,拉伸无细颈;增韧PVC,基体韧性大,屈服主要由剪切带造成,有细颈,无应力发白;HIPS/PPO,银纹、剪切带都占有相当比例,细颈和应力发白现象同时产生。
 
  3
 
  PP增韧的那些事
 
  聚丙稀(PP)存在低温韧性差和缺口敏感性大的缺点,因此,为了改善PP性能上的不足,增韧改性一直被视为最有效的途径。
 
  1、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。
 
  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。
 
  不同生产厂家PP/EPDM/滑石粉(100/20/10)复合体系的性能
 
  2、PP/POE共混体系
 
  PP/POE是近年来开发的弹性体增韧PP体系,其增韧效果最好,嫁给,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<EPDM<EPR。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。
 
  刚韧平衡,PP增韧必须经历的那道坎
 
  强度降低,这是所有PP增韧改进的同行必须面对的一个难题,如何做到增韧的同时又不降低强度甚至对强度有所提高(刚韧平衡),性价比更高地满足客户的需求?
 
  3、无机刚性粒子增韧PP
 
  利用橡胶或弹性体虽可显著地增加PP的韧性,但同时却降低了共混物的模量、强度和热变形温度,国外从80年代起出出了以刚性粒子代替弹性体或橡胶增韧聚合物的研究,国内李东明等率先提出了用CaC03、滑石粉、高岭土、云母、硅灰石、BaSO4等。
 
  近年来,随着对无机刚性粒子表面处理技术的提高,无机刚性粒子在PP中的分散能力增大,无机粒子对PP不仅有增强作用还产生了神奇的增韧效果。填充量也由过去的40%上限增加到60%~70%。无机刚性粒子增强增韧PP技术研究院成功克服了PP改性不能同时增强又增韧的传统思想,为PP塑料的工程开辟了又一新的途径。
 
  清华大学于建等研究了高填充PP/ CaC03复合材料,将CaC03用烷基羧酸盐和助偶联剂进行处理,即使在50%~60%的高填充量下,也能使PP的韧性提高一倍左右。
 
  4、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。
 
  我们有注意到,刚性的补偿也是弹性体增韧时可采用的方法:为了弥补刚性的损失,需在配方中加入刚性填料如碳酸钙、滑石粉及云母粉等;还可在弹性体增韧体系中加入AS、PMMA、等刚性有机树脂。
 
  刚韧平衡,即在增韧的同时不降低材料的强度,实际生产中大家肯定遇到过,肯定也有众多改性高手有独特的工艺解决手段,小编认为这是一个业内需要集思广益而不断思考不断总结的问题。
 
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