超韧聚丙烯的结构与性能

结构与性能合成树脂及塑料,2014,31(4):62CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS超韧聚丙烯的结构与性能张锋,刘勇,单国荣,陈国康(中国石化上海石油化工股份有限公司塑料部,上海市200540)摘要:采用扫描电子显微镜、动态力学分析仪和毛细管流变仪等研究了超韧聚丙烯(PP)的结构与性能并与普通抗冲击共聚P进行了对比。超韧P中乙丙橡胶相和PP相的玻璃化转变温度差53.30℃,而普通抗冲击共聚PP中乙丙橡胶相和PP相的玻璃化转变温度差62.32℃;在相同剪切速率下,超韧P的表观黏度小于普通抗冲击共聚PP;超韧PP在23,-20℃时的简支梁缺口冲击强度分别为70.43,8.55kJ/m2,远高于普通抗冲击共聚PP(分别为1200,3.69kJ/m2)关键词:聚丙烯共聚物超韧结构性能中图分类号:TQ325.4文献标识码:B文章编号:1002-1396(2014)04-0062-0超韧聚丙烯(PP)具有优异的抗冲击性能和2结果与讨论成型性能,可用于制作汽车零件等,由于其模量2.1相结构小,故还可用于生产超软制品、替代均聚PP/聚烯从图1看出:两个试样的冲击断面均呈明显烃弹性体共混物等。本工作分析了中国石化上海的两相结构,分散相呈颗粒状分布在连续相中,形石油化工股份有限公司(简称上海石化公司)中成“海岛”结构。在这种形貌结构中,乙丙无规试装置开发的超韧PP(简称试样1)的结构与性共聚物均匀地分散在丙烯均聚物和乙烯均聚物基能,以供相关应用领域作技术参考。体中。从断面粗糙度看,试样1中存在明显的球状颗粒和颗粒脱落形成的空穴,且这些突起的颗粒1实验部分和凹陷的空穴除了尺寸与数量都较大外,分布也1.1原料较为密集、均匀,这与其较高的乙烯和乙丙橡胶试样2,抗冲击共聚PP,上海石化公司200kta的(EPR)含量及界面黏结有关。部分空穴中的颗粒φ装置生产。试样1的乙烯含量约是试样2的两倍。嵌在基体中,与基体结合较为紧密,颗粒与颗粒间12性能测试以丝状物连接,表明在分散相与基体间、分散相冲击断面微观形貌采用日本日立公司生产的颗粒与颗粒间存在良好的界面黏结。这在均聚PPPhenom g2Pure型扫描电子显微镜观察,对断面喷与弹性体的普通共混体系中是不曾出现的,因金处理;相容性采用美国TA仪器公司生产的DMA此,可以定性判定试样1的韧性优于试样2。Q800型动态力学分析仪测试,温度-100~150℃;2.,2相容性流变性能采用吉林大学科教仪器厂生产的XLY-Ⅱ从图2看出:两个试样都存在2个温度转变型毛细管流变仪测试;相对分子质量分布(M一个约为-40.00℃(试样1为-38.17℃,试样2M,M为重均分子量,M为数均分子量)采用英为-42.30℃),另一个约为2000°℃(试样1为15.13国 Polymer laboratories公司生产的PL-GPC20型℃,试样2为20.02℃C),分别对应EPR相和PP相的凝胶渗透色谱仪测试;热性能采用美国TA仪器公司生产的DSCQ1000型差示扫描量热仪测试,温收稿日期:2014-02-25。度25~200℃,升温速率10℃/min;力学性能采修回日期:2014-05-08用日本岛津公司生产的AGS-5K型万能材料试样作者简介:张锋,1980年生,工程机,拉伸性能按GB/1040.2—2006,简支梁缺口师,2003年毕业于华东理工大学高分子冲击强度按GB1043.1—2008,弯曲模量按GBT9341-2008测试CTYHCNMHS+)第4期张锋等.超韧聚丙烯的结构与性能610.0um10.gm图1PP冲击断面的微观形貌(×5000Fig. I Morphology of the impact fracture section of the PP sample玻璃化转变温度(1),表明该体系中EPR与PP为表1PP的相对分子质量及其分布主要组分。试样1的两个差值(53.30℃)小于1 ab. Relative molecular mass and its distribution of thesamples试样2(62.32℃),因此,试样1中EPR与PP基体的M×10M、×10相容性比试样2好。M,M5.031从图4看出:试样1在200℃的流变曲线与试样2在210℃的流变曲线接近,表明试样1的加工试样1温度可以比试样2低10℃试样2,温度220℃2PP的动态力学分析曲线Fig 2 DMA analytical curves of the PP samples注:tan为损耗因子。23加工性能及MM从图3看出:在相同温度条件下,PP的表观图4在不同温度条件下PP的流变曲线黏度(η)随剪切速率(γ)的增加而减小,说明两Fig4 Rheological curves of the PP samples at different temperatures个试样都是剪切变稀的非牛顿流体。在相同y条件2.4力学性能下,试样2的η大于试样1,说明试样1的流动性能从表2看出:试样1的冲击强度和断裂标称应较试样2好。变大于试样2,而弯曲模量和拉伸屈服应力小于试样2。这主要归结于两者的乙烯含量和橡胶相含量的不同表2PP的力学性能Tab2 Mechanical properties of the PP samples试样击强度/(kJ·m2)拉伸屈服断裂标称弯曲模-20℃应力MPa应变,%量/MPa25.21热性能图3PP熔体在220℃条件下的流变曲线从图5看出Fig 3 Rheological curves of the PP samples at 220 C(PE)的吸热从表1看出:两个试样的MM接近。热峰;试样2仅YHa07℃左右出现聚乙烯中国煤化工晶型吸CNMHGo晶型吸合成树脂及塑料2014年第31卷热峰。从两个试样的差示扫描量热法(DSC)曲线和PE的100%结晶理论热焓4(分别为207,293上可获得它们各自PE相、PP相的熔融焓,根据PJ/g),可算出两个PP试样的结晶度(见表3)。406080100120140160180200a试样1b试样2图5PP的DSC曲线Fig 5 DSC curves of the PP samples表3PP的热性能数据c)与试样2相比,试样1的简支梁缺口冲击强Tab3 Thermal properties of the PP samples度大,弯曲模量低。这是它们的乙烯含量不同造熔融焓/(J·g1)试样t1/℃t/0结晶度,%成的差异PE相PP相26.96164.6824.0584.4参考文献166.74[1] Carreau P J, De Kee D C R, Chhabra R P Rheology of polymeri注:t为PE结晶峰温度,t2为PP的α晶型熔融峰温度。Publishers. 1997: 52.[21 MeNally T, McShane P, Nally G M,et al. Rheology, phase3结论morphology, mechanical, impact and thermal properties ofa)两个试样的冲击断面形貌均为“海岛”结copolymer blends[J) Polymer, 2002, 43(13):3785-3793构,即EPR为分散相呈颗粒状分布在PP连续相中[3 Mark James E. Polymer date handbook[M]. New York试样1中EPR与PP基体的相容性好于试样2Oxford: Oxford University Press. 1999: 772b)两个试样的熔体均呈现剪切变稀的非牛4李徽,程志刚,聂萍,等差示扫描量热法(DC)测定全顿流体特性。试样1的加工温度可比试样2低10℃密度聚乙烯结晶度!中国建材科技,2013(1):37-41左右。(編辑:刘枫阁)Structure and properties of super tough polypropyleneZhang Feng, Liu Yong Shan Guorong Chen Guokar(Plastic Division Sinopec Shanghai Petrochemical Co. Ltd, Shanghai 200540. ChinaAbstract: The structure and properties of super tough polypropylene(PP)were studied by means ofscanning electron microscope(SEM), dynamic mechanical analyzer ( DMA), capillary rheometer, etc and comparedth those of general impact copolymerized PP. The difference of glass-transition temperature between ethylene-propylene rubber(EPr)and PP in super tough PP was 53.30C while that between EPR and PP in general imcopolymerized PP was 62. C. The apparent viscosity of super tough PP was lower than that of general incopolymerized PP at the same shear rate. The notched Charpy impact strengrtouh ppwere 70.43, 8.55kJ/m at 23, -20C respectively, much higher than 12.00, 3.69kJ/m of ger中国煤化工Key words: polypropylene; copolymer; super tough; structure; propertCNMHG