聚丙烯和聚乙烯混合交联的研究

第28卷第4期天津化工Vol 28 No 42014年7月Tianjin Chemical IndustryJul.2014聚丙烯和聚乙烯混合交联的研究张立光李实陈耀灵李建威(广东山大塑料厂,广东佛山528000摘要:旨在开发一种适用于现有塑料设备生产条件、符合工艺要求的耐高温塑料。经多方研究,得出的具体实施方案,是在低密度聚乙烯粉料( LLDPE)中按一定比例加入聚丙烯(PP)、橡胶增韧剂、交联剂及其它助剂。用双辊开炼机加热塑仳,再用热压机压成片材,测试强度。结果表明这种新材料拉伸强度低于聚丙烯(PP)、高于滚塑用聚乙烯(IDPE);冲击强度低于 LLDPE、高于PP,热变形温度可达到99℃。证实通过在滚塑料( LLDPE)中加入30%~50%(质量百分数,以下同)的PP,在交联剂作用下两者可形成网状交联体,这种发生了化学反应的新材料比两者物理混合性能好。关键词:混合交联;耐温塑料;网状交联doi:10.3969issn.1008-12672014.04.010中图分类号:TQ3251文献标志码:A文章编号:1008-1267(2014)040027-03本文所研究的是 LLDPE与聚丙烯交联以产生模压成型压力30-50kgm2温度120-150℃压力一种新材料,首先它具有 LLDPE的塑料工艺性适和温度缓慢上升,当厚度降至5mm时停机停止加合塑料生产,有良好的机械性能和较高的热变形温热。度将得到的板材按照检测要求制备标准试样条1实验部分测试交联 PP-LLDPE的力学性能、热变形温度、交联度。1.1原料14性能测试LLDPE(线性低密度聚乙烯):牌号MLPE拉伸性能:按照GBT1040-2006,采用1B型8060(MFR=50gl0min),茂名石化公司产品;PP式样。拉伸速度50 mm/min;聚丙烯):牌号HC900BM(MFR=60g/10min冲击强度:按照GBT1043-93,采用1型式茂名石化公司产品;DCP(过氧化二异丙苯)化学样。A型缺口;纯,上海凌峰化学试剂有限公司;25-二甲基-25熔融指数:按照GBT3682-2000,砝码216kg;二叔丁基过氧化己烷,深圳海利丰科技公司;热变形温度:按照GB/T1634-2004要求制作增韧剂,工业级,佛山顺德塑料市场汇源公司。试件,标准挠度0.36mm。升温速度120℃/h砝码重12仪器设备量68双辊开炼机,上海橡塑机械厂;模压机,台湾高交联度:按照GB/T18474-2001,采用测定交铁检测仪器公司;万能材料试验机、摆锤式冲击试联PP- LLDPE凝胶含量确定交联度。验机、熔体流动速率测定仪,承德市德盛检测设备试件质量在02-3g之间,剪取一块面积大小有限公司。可以包裹式样的清洁、干燥的钢丝网并称重,作为13试验方法将试样放入钢丝网中包裹成袋型并称重,作为m20将 LLDPE和PP按70%:30%的比例。添加交在二甲苯溶剂中冷凝回流,回流速度在每min20联剂质量分数为04%-3%,增韧剂2%,混合均匀;40滴,萃取时间12h。将钢丝网袋放入真空干燥箱,将混合料用双辊开炼机混炼、塑化,成片,混炼在1400C干燥6h,称量钢丝网袋重量,作为温度:110-130℃,混炼时间30~50min。为了交联反应进行充分,将混炼的塑化物放入保温箱(40±5)℃,太的(TYH24h待用;将双辊开炼机开炼的片材放在模压机上收稿日期:201402-2228天津化工2014年7月G=(mym1)(m2m1)X100%从表1所列数据来看, LLDPE-PP交联物为主式中体,其原因如下:m1-钢丝网的质量(mg);m2-萃取前试样与钢表1塑料性能丝网的质量(mgm3-萃取后试样与钢丝网的质量PP,36%PP36%(mg)+59%+60%项目单位 PP LLDPE LLDPE+5 LLDPE+52结果与讨论%A*物%A*化21交联剂用量对交联度的影响理混合学交联交联剂用量不同,PP- LLDPE的交联度不同。熔体流如图1,随着交联剂用量的增加,体系中的自由动速率基增加,发生交联反应的机遇增加。由图可以看出交联反应初始交联剂用量增加,交联度增加不明拉伸屈MPa11.219.3显;当交联剂用量达到05%以上时,交联度明显升服强度高;当交联剂用量超过1.2%时,交联度上升变得缓简支梁慢;当交联剂用量大于20%以上,交联度不再增加。缺口冲k/m26.88.4715击弯曲强18.317430.5度热变形120温度注:A*聚丙烯酸酯微粉增韧剂如交联以PP-PP为主,则拉伸强度应维持在30MPa左右拉伸强度不应降低到193MPa0406081.0121.416如交联以 LLDPE- LLDPE为主,则热变形温度交联剂含量/%应在50~60℃范围,热变形温度不可能到99℃C图1交联剂含量的增加对交联度的影响在未加入交联剂时,以同等组分的 LLDPE与这说明当交联剂数量少时交联反应发生在树PP,和聚丙烯酸酯微粉混合均匀,所测出物理性能脂分子之间即小分子变大分子链变长,成网状分远低于化学交联后物理性能。由此可以推断交联子少。所以交联度增长少,当交联剂用量超过0.%反应确实发生,交联体以 LLDPE-PP为主。时,交联反应部分发生在分子链增长,相当部分发2.3增韧剂对 LLDPE-PE交联体冲击性能响生在相邻树脂分子之间,即横向链接,致使网状分PP主链碳原子上交替存在着甲基,甲基存在使子增多,外观表现为交联度增加,当交联剂用量超主链僵硬,僵硬性使大分子热运动困难。从材料学过15%,由于体系内产生了大量的交联网状分子上表述,就是冲击强度低,尤其是低温冲击性能差。和未成网状的长链大分子,虽然交联剂增多使体 LLDPE-PP交联后虽然总体冲击性能优于纯PP,但系内自由基增多,但是分子活动空间变小,阻力变就总体使用性能来说还不理想。为此加入适量聚丙大,继续的交联反应生长慢,外观表现为交联剂增烯酸酯微粉做增韧剂是一个好的选择。加,交联度增加很少。聚丙烯酸酯是类似橡胶的弹性体,有很大的2.2 LLDPE-PP交联体的物理性能柔韧性。聚丙烯酸酯分子结构与PP相似相容,能在由于交联反应产物不仅是 LLDPEY-P,还包PP分子链间形成柔性连接。聚丙烯酸酯熔点远低于括PPP和 LLDPE-LLDPE交联物,由于P和PP和FE在LDPE不相容,如果不是两者化学交联仅仅是两融其流动性H中国煤化工其他大分子熔CNMH GPP结构空隙,者物理混合,其力学性能很差。分散到各个晶体界面。当受到外力冲击时,弹性体第28卷第4期张立光等:聚丙烯和聚乙烯混合交联的研究吸收大量能量,以自身变形保护了大分子链不被破体可产生大的变形沿应力方向集中,由此产生第三坏。图2显示增加聚丙烯酸酯含量,冲击强度增加。个峰值。由于网状交联多发生在攴链上链接较弱,增加量超过10%时,冲击强度提高较快,同时其他破坏应力也小,所以第三峰值也很小性能如弯曲强度、拉伸强度呈现下降,尤其是热变形温度随着聚丙烯酸酯的含量增加而降低。这些性能都对最终产品性能有绝对影响,所以聚丙烯酸酯含量5%-10%比较合理。3015304560759105120135150应变率/%图4应力-应变曲线图3结论31 LLDPE与PP通过交联反应可生成交联体。将增韧剂含量/%这种新材料磨成粉,再加入适量的聚丙烯酸酯胶图2增韧剂含量对冲击强度及热变形温度影响粉,共同构成一种新的塑料粉料,这种塑料适用现24 LLDPE-PP交联体的拉伸性能有的塑料加工设备和工艺。图3为 LLDPE-PP混合体拉伸性能曲线,拉力3.2交联剂加入量1.2%-1.5%。为防止交联剂提增加,伸长率增加。当拉伸应力达到1lMPa,伸长率前分解,预混温度不高于130℃11%,试样断应力归零。33 LLDPE-PP交联混合料热变形温度可达到99℃,可用于热水器内衬,热水储罐等高温容器。34 LLDPE-PP交联体加入聚丙烯酸酯微粉可以提高冲击强度,但是加入量过高会导致热变形温度降低,。试验表明加入量5%-10%时综合性能最好。3.5作为一种新型塑料材料,它的耐温性提高了许多,但是冲击性能下降许多;从 LLDPE的42KJ/m2到这种材料的15KJm2,尤其是低温冲击相差更多,0122436486072849610812成本上也增加许多,大面积推广须视产品耐温要求变形率/%酌采用之。图3应力-应变曲线图图4是LDE-PP交联体拉伸曲线,交联体的参考文献:拉伸应力大于混合体的拉伸应力。断裂伸长率几达[1]张桂云等交联聚乙烯滚塑容器专用料的研制报告[J包装150%,拉伸屈服应力21MPa拉伸应力出现3个峰工程2001,04,58-60值峰值高度依次递减。这是因为初始应力增加使2马德鹏魏华吴风龙等交联改性聚丙烯的研究门]应用化工201003:405407沿应力方向的大分子由弯曲陆续变直。当应力达到[3]赵长江过氧化物交联高密度聚乙烯管材专用料的研究[J]精最大时,这部分分子断裂,应力迅速下降,形成第一细石油化工201106;10-12个峰值。随着伸长率增加,部分卷曲的大分子被[4]杨鸣波,唐志玉.高分子材料手册[M].化学工业出版社200拉直产生应力,一部分交联体被拉伸也产生应力这些应力产生第二个应力峰值。第二个峰值过后,[5]傅和青黄洪,中国煤化工的交联反应合成树脂及塑体系中的主要大分子链已断裂,但是部分网状交联CNMHG