POE概论 下载本文

3.1 POE增韧PP机理

PP/POE共混物的相结构属于“海-岛”结构,海相(连续相)为PP,岛相(分散相)为POE。遵循橡塑共混原理,共混物中分散相的粒径大小对共混物的性能影响很大,在最佳粒径范围内,粒径小时,对共混物的物理性能有较好的贡献。POE的粒径比EPDM小,且尺寸较均匀。

塑料共混弹性体有几种增韧机理,POE对PP增韧改性符合银纹-剪切带机理:脆性基体内加入弹性体后,在外来冲击力作用下,弹性体可引发大量银纹,而基体则产生剪切屈服,主要靠银纹、剪切带吸收能量。具体过程为:产生银纹进一步发展并将终止于另一弹性体或剪切带;同时银纹与银纹、银纹与剪切带之间相互作用;如银纹与银纹相遇时,会使银纹转向或支化;银纹前峰处的应力集中,可以诱发新的剪切带。所有这些作用,都会大大缓解材料的冲击破坏过程,并增加破坏过程的能量,从而提高材料韧性。

由增韧理论可知,添加相同质量的POE弹性体粒子粒径越小(平均粒径0.4μm),分布越均匀,其作为应力集中点时就能引发更多的银纹,消耗大量的能量;大量银纹之间相互干扰,降低了银纹端的应力,阻碍了银纹的进一步扩展,能有效中止银纹。从断裂机理分析,POE的侧链在分子间起到一种缠结、缓冲减少银纹因受力发展成裂纹的作用。

POE/PP增韧体系,表明PP/POE属部分兼容体系,共混合金中出现明显的两相结构;在相同共混比例下,不同POE增韧的PP共混合金中,随着POE辛烯含量的提高,分散相POE粒子逐渐增大;结果表明POE对PP增韧符合银纹-剪切机理。

李艳霞等对比研究了PP/PO直体系和PP/EPDM体系,认为POE增韧PP符合银纹-剪切带机理;而PP/EPDM体系中EPDM对PP增韧是由于EPDM对PP有成核作用,而晶体的生长速率降低,晶体尺寸减小,形成较小的球晶,从而提高体系的冲击强度。

茂金属POE,树脂,对1种共聚型聚丙烯(Co-PP)和2种均聚型聚丙烯(Ho-PP1和Ho-PP2)进行增韧改性。通过观察Co-PP/POE-2共混体系的冲击断面形貌,证实了POE对PP的增韧主要依靠弹性体诱发大量银纹与剪切带耗散冲击能,符合银纹-剪切带机理。

3.2 POE/PP共混体系

张金柱通过POE和EPDM、EPM等增韧剂对PP增韧进行改性研究,结果表明,POE对PP缺口冲击强度提高最大,而弯曲模量和拉伸强度降低最小;无论是均聚PP、共聚PP还是高流动性PP,无论是常温还是低温冲击强度,POE的增韧效果都优于EPDM或二元乙丙橡胶(EPM);同时用POE增韧高流动性PP时,仍具韧性,这样避免了以前使用高流动性材料作为增韧剂时,降低体系韧性的缺陷,在生产上可使用高流动性PP体系,从而可以缩短成型周期,降低生产成本。

不同牌号的POE对PP与POE(60/40,质量比)共混物力学性能的影响,发现8480大幅度地提高了PP的断裂伸长率,共混物的冲击强度提高了1倍多;8842的增韧效果最佳,共混物的低温冲击强度是纯PP的20多倍,而且共混物仍保持较高的拉伸强度;其它牌号POE的增韧效果差别不大,约是纯PP的3倍

多。研究结果表明,弹性体的增韧效果主要取决于基体中弹性体的含量,但POE用量过多会引起共棍物模量和强度的下降。POE对塑料的增韧存在一个临界含量,超过这个临界含量,弹性体才表现出明显的增韧效果。-30℃时,含有40%(质量分数)POE的共混物在冲击作用下不能完全断裂,因此较少的POE就可使PP获得高的低温冲击强度,可以阻止因加入弹性体而引起的刚性和强度的降低。

POE/PP共混体系,并与EPDM/PP共混体系进行了比较。研究结果表明,两共混体系具有相似的结晶行为,因此,其机械性能相似。但POE/PP共混物较EPDM/PP共混物具有更低的转矩,因此,POE/PP共混物具有更好的加工性能。作为PP的冲击强度改性剂,POE较EPDM具有明显的价格、性能优势。 张玲、胡雄伟等也利用转矩流变仪,了解聚合物成型加工过程中的流变行为及规律,测定了共混物的转矩一时间曲线,比较了它们加工稳定转矩,发现当使用8200作为PP1300的冲击改性剂时,共混物将获得更好的加工性能,消耗更低的能量;比较研究了PP/POE及PP/EPDM共混物的加工性能、结晶性能及力学性能;还探讨了POE用量对PP/CaCO3,/POE复合体系力学性能的影响,POE的加入使PP/CaCO3的缺口冲击强度大幅度提高,而拉伸强度、弯曲强度及模量均有下降,但是,即使加入质量分数为15%POE时,弯曲模量与纯PP相近。

赵枫等认为PP/POE/PE三元共混体系具有较好的协同效应。体系的熔体流动速率、屈服拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量均随着增韧剂POE含量的增加而下降,而缺口冲击强度随着增韧剂POE含量的增加而提高,只有断裂伸长率未发生变化。均聚PP共混物的脆韧转变点在POE质量分数为25%左右。共混体系随着共聚PP含量的增加,体系冲击强度得到改善,在得到同样冲击强度的材料时,完全可以减少POE的含量,从而提高刚性,降低成本。

王珂等用扫描电镜(SEM)、动态力学分析及力学性能测试等方法研究了组分特性对PP/POE/BaSO4三相复合体系性态的影响及性态与复合材料力学性能的关系。结果表明,POE经过马来酸酐(MAH)接枝改性后,无机粒子与弹性体之间的相互作用加强,在熔融加工过程中,填料粒子倾向于进入橡胶相中,即形成橡胶包覆无机粒子的结构;而POE未接枝改性时,橡胶相与无机粒子倾向于形成相互分离的结构。对力学性能的研究表明,两种相态的三相复合体系的冲击强度和拉伸弹性模量均比纯PP、PP/POE和PP/BaSO4复合体系有显着的提高,即同时实现了增强和增韧。 4 结语

茂金属POE具有良好的力学性能和加工性能,既有塑料的热塑性,又有橡胶的弹性,且与聚烯烃有良好的亲和性,是聚烯烃树脂有效的抗冲击改性剂。随着研究的深入和工业化进展,POE在聚丙烯共混改性中的应用将会越来越广泛