高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究

皇料高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究2005年34卷第3期高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究邬润德,童筱莉,赖有根,谢新萍,姜超,李文杰(淅江工业大学化工材料学院,淅江,杭州310014)摘要:用高分子量聚丙烯(HWPP)分别与共聚PP、均聚PP、POE熔融共混制备出HWPP的无机填料复合物。结果表明,当HWPP含量为20%时,HWPP与均聚PP复合物的加工流动性最好,通过共混可得到优异的力学性能,而加入适量的滑石粉对该复合材料的加工性能有着明显的改善;HWPP与共聚PP复合物在HWPP含量为20%时,拉伸强度和断裂伸长率在实验用量范围内最大,而其悬臂梁冲击强度在HWPP含量为30%时达到最大;在POE含量由10%上升到20%时,HWPP与POE的滑石粉填料复合物的悬臂梁冲击强度提高了近1倍。关键词:高分子量聚丙烯(HWPP);均聚丙烯;共聚丙烯;POE;复合材料;滑石粉中图分类号:TQ235.14文献标识码:A文章编号:1001-9456(2005)03-0065-03Conventional PP Modified with High Molecular Weight PPWU Run-de, TONG Xiao-li, LAI Yong-gen, XIE Xin-ping, JINANG Chao, LI Wen-jie(Zhejiang University of Technology, Chemical Engineering and Materials Institute, Hangzhou, Zhejiang 310014, China)Abstract: High molecular weight polypropylene (HWPP)was blended with homopolypropylene(ho-PP), copolypropylene(co-PP)and POE respectively. The results indicated when the content ofHWPP was 20%, HWPP/ho-pP composite possessed the best processing fluidness and excellentmechanical properties, furthermore when filled with proper amount of talc powder, the processingfluidness of this comopsite had obvious improvement. When the content of HWPP was 20%inHWPP/co-pp composite, the elongation at break and the tensile strength of the composite were thehighest, and its notched impact strength reached maximum value when HWPP content was 30%When the content of POe was raised from 10% to 20%, the notched impact strength of HWPP/POE/talc powder composite was raised nearly one time.Key words: high molecular weight polypropylene(HWPP); homopolypropylene: copolypropylenePOE; composite; talc powder聚丙烯(PP)的性能介于通用塑料及工程塑料之高分子量PP分子量很高,结晶度介于均聚PP与间,具有电气性能好、机械强度高、密度小、耐热性好等共聚PP之间,具有拉伸强度和伸长率较大等优点。优点因此被广泛应用于工业的各领域口。但是,PP但是高分子量PP熔体黏度高,难以加工,为发挥其优在性能上也有一些不足,例如,低温韧性差、尺寸收缩异的力学性能并改善其加工性能,可以用其改性普通率大、不耐老化、不易染色等。另外,由于其不亲水、非PP。这里用北京燕山石化公司最近试产的HWPP分极性,因而不适合添加各种填充剂,因此限制了它的应别与共聚PP、均聚PP、POE熔融共混制备出HWPP用范围。所以PP的改性特别是在通用塑料工程化改性的聚丙烯无机埴料复合物,并考察它们的力学性和功能化方面,一直是人们研究的重点2能及中国煤化工CNMHG收稿日期:2004-12-17作者简介:邬润德(1945-),男,浙江杭州人,教授65聖料2005年34卷第3期高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究1实验部分臂梁冲击强度最小,而在HWPP含量为20%时三者1.1原料的综合性能均较好。又如图2所示,随着高分子量聚PP:扬子石化,共聚,MⅠ为2.5g/10min丙烯含量的增加,复合物的熔体指数和弯曲模量均呈均聚M为3.5g/10min;现一定的下降趋势,在HWPP含量为20%时,HWPP高分子量PP(HWPP):燕山石化,M为0.5g/10mn;的加工流动性超过了纯均聚PP的加工流动性能。因POE:杭州海一高分子材料有限公司;此在以下的实验中考察HWPP含量为20%时,不同滑石粉(Talc):杭州三达化学有限公iTac的用量对该体系的影响。1.2仪器设备GH-1000高速混合机:北京塑料机械厂;TE35双螺杆挤出机:南京科亚公司;温31SZ-160/80NB塑料成型注射机:宁波塑料机械厂CMT5104微机控制电子万能试验机:深圳三思29计量技术有限公司;XJ-300A冲击试验机:吴忠材料实验有限公司;30XRZ100C熔体速率测试仪:吉林大学教科仪器厂P含量/%1.3实验内容图1HWPP含量对复合物冲击强度和拉伸强度的影响1.3.1工艺过程◆一简支梁冲击强度/(kJ/m2);一■一悬臂梁冲击强度/(J/m);-▲一拉伸强度/MPa按照设定的配方称料,然后加入到高速混合机上搅拌混合均匀,接着在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,最后用塑料成型注射机注塑成试样,待用。1.3.2力学性能测试根据GB1040-79中的方法,使用CMT5104微机租0.85合址控制电子万能试验机测试试样的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲模量等性能。使用XJ-300A冲击试验机测试试样的简支梁冲击强度、悬臂梁冲击强度。使用HwPP含量/%2HWPP含量对复合物弯曲强度和熔体指数的影响XRZ-100C熔体速率测试仪测试熔体指数。2结果与讨论2.2滑石粉(Tal)的用量对高分子量PP与均聚PP复合物性能的影响2.1高分子量PP与均聚PP复合物的性能研究实验所用高分子量PP,熔体黏度高、结晶度小于某些无机填料具有片层结构,如滑石粉,它的加入均聚P有较好冲击性能拟用其改进均聚PP的脆会使普通PP树脂与其有良好的界面接触。因此在性。现以加入10%的普通滑石粉作为填充料,考察其该实验中考察普通滑石粉能否对HWPP与均聚PP复合物产生较好的填充效果。力学性能及黏度的变化如表1所示,随着Talc含量的增加,复合物的简由图1可见,复合物的简支梁冲击强度和拉伸强支梁冲击强度和悬臂梁冲击强度均呈现明显的下降趋度均在HWPP含量为40%时达到最大,但是此时悬表1Talc的用量对复合物性能的影响Ta含量/%简支梁冲击强度/(kJ/m2)悬臂梁冲击强度/(J/m)拉伸强度/MPa伸长率/%弯曲模量/GPa熔体指数/(g/1min)51.2中国煤化工2.96032.51527.625.430CNMHG3.50421.830.450.941.830势;拉伸强度和弯曲模量没有明显变化;融体指数先增加而后减小;伸长率明显下降。这说明未经表面处理皇料高分子量聚丙烯改性通用聚丙烯研究005年34卷第3期的Talc用量对HwPP与均聚PP复合物的韧性影响的结果,根据这一规律可将HWPP作共聚丙烯的增很大,加入适量的Talc对复合材料加工性能有着明显强、增韧剂应用;共混物的熔体指数随HWPP含量增的改善加呈明显下降的趋势,在HWPP含量20%时与共聚2.3高分子量PP与共聚PP复合物的性能研究PP(M为2.5g/10min)相差不多,在复合物中HWPP共聚PP结晶度和熔点低,温度低于0℃时仍具有含量达40%~50%时,熔体指数基本不变良好的冲击强度,一20℃时才达到应用极限,但其刚2.4性、硬度、耐蠕变性等比均聚物低10%~15%。而HWPP具有较高的强度和耐蠕变性能,两者共混可以在一定程度上性能互补。由图3~5可见,HWPP和共聚PP共混物的简支梁冲击强度和悬臂梁冲击强度分别在含量为40%和30%时达到最大,比HWPP和均聚PP共混物高出许多;拉伸强度及伸长率均在HWPP含量为20%时达P含量/%到最大,比HWPP和均聚PP共混物高出10%以上。图5HWPP含量对复合物弯曲强度和熔体指数的影响这是HWPP和共聚PP共混物在拉伸时易产生取向2.4高分子量PP与POE复合物的性能研究聚烯烃弹性体POE是一种饱和的乙烯辛烯共聚物,且具有较小的内聚能、较高的剪切敏感性,其表观剪切黏度对温度的依赖与PP相似,所以在PP中的相60容性和分散性特别好,在PP基体内分散相粒径较小、粒径分布较窄,这里考察了其对HWPP的增韧效果。由表2可知,POE对于HWPP的增韧效果完全符合增韧理论。随着POE含量的增加,复合物的悬臂P含量图3HWPP含量对复合物冲击性能的影响梁冲击强度明显提高,并且在POE含量为20%时比10%用量时提高了近1倍,伸长率提高明显,简支梁冲击强度却有所下降,但下降幅度不大,拉伸强度和弯曲模量在POE含量低于15%时下降幅度很小,而当POE含量进一步增大时,两者均明显下降。3结论1)当HWPP含量为40%时,HWPP与均聚PP复合物的拉伸强度与简支梁冲击强度达到最大值,而HwP含量熔体指数在HWPP含量低于40%时下降的幅度不图4HWPP含量对复合物拉伸强度和伸长率的影响表2POE的含量对HWPP/POE复合物性能的影响HWPP POE简支梁冲击强度/(kJ/m2)悬臂梁冲击强度/(/m)拉伸强度/Ma伸长率/%弯曲模量/GPa熔体指数/(g/10min)90010043.97178.301.14853346.1.13780020038.68124.91750250中国煤化工0.95730.9212CNMHG2)普通滑石粉的用量对HWPP与均聚PP复合3)HwPP与共聚PP复合物在HWPP含量为物的韧性影响很大,但加入适量的普通滑石粉明显地20%时,拉伸强度和伸长率在实验用量范围内达到最改善了复合材料加工性能。(下转64页皇料2005年34卷第3期动态硫化型PVC/PNBR热塑性弹性体性能的研究合物的相容性就好,显示出较好的补强效果。分界面间的应力,填料与聚合物分子间的粘结作用较强。 n-CaCo3含量少时会阻止银纹的发展,表现出较明显的补强作用,含量较多时,应力点的增多使补强作420410用下降,导致材料的强度开始随着填料的继续加入而400下降153903结论填料的种类1)制得了性能优异的弹性体。图9填料对体系的力学性能影响2)硫化体系的选择对提高体系的性能很重要口拉伸强度Pa■撕裂强度/(NVm)口伸长率/A- n-CaCO3;B一滑石粉;C一高岭土;D一白炭黑促进剂与硫磺的质量有一个较佳比率,一般在~7之间。下面是 nCaCo质量对体系的影响,实验结果见图104)增塑剂的质量和聚合物聚合度对性能的影响非常大,可选用高聚合度的聚氯乙烯制备高强度的热塑冒乙赵磷性弹性体,增塑剂的质量在PVC的60%较好5)白炭黑对体系的补强作用非常明显,并可显著惠1改善制品的外观参考文献:[1]张保卫,翟艳,孙锡龙,等HPVC/BR共混体系的性能研nCaO2的质量/份究[J].工程塑料应用,2003,31(6):19图10 n-CaCo3的质量对体系性能的影响[2]王庆海唐颂超,陆超,等.共混型PVC热塑性弹性体的一◆一拉伸强度;一■一撕裂强度开发与应用[J].上海塑料,2001,(3):6从实验结果可以看出, n-CaCO3对体系的补强作3]于清溪世界热塑性弹性体发展现状[合成橡胶工业,用还是相当明显的,随着填料质量的增加,体系的力学2002,25(4):202强度呈现先上升后下降的趋势。这是因为 n-CaCO[4]王济奎,戴干策动态硫化制备NBR/PVC合金及其在汽无机粒子分散在连续的塑料相中,与塑料相间存在车上的应用[J].工程塑料应用1998,26(1):18.个分界面。在拉伸时界面处因应力较集中发展成银[5]袁茂全,潘祥江章长明等增塑高聚合度聚氯乙烯的结构与性能[J]中国塑料,2002,16(3):30纹,但 n-CaCO3经过表面活化剂活化处理后,可减弱(本文编辑SXQ)(上接67页)大,而悬臂梁冲击强度在HWPP含量为30%时达到烷烃溶剂中聚合及性能初步表征[J].应用化学2000,17最大,因此可将HWPP作共聚聚丙烯的增强、增韧剂(3):292-295应用。[5] Ikeda, Yukiko, Ohta, et al. The influence of chain entanglement4)HWPP与POE的滑石粉填料复合物在POEdensity on the inverses in strength and modulus with ultra-含量由10%上升到20%时,悬臂梁冲击强度提高了近drawing of ultra-high-molecular weight polypropylene[j]Journal Article,2002,58(12):444-450.1倍。[6] Liang Y C, Isayev A L Self-reinforced polypropylene/LCP参考文献prepregs and laminates[J]. Polymer Composites, 2002, 23[1]王洪国,叶昕,徐忠兴.齐鲁聚丙烯树脂现状及发展前景[J].齐鲁石油化工,2003,31(1):34-36[7] Fujiyama M, Inata H Melt fracture behavior of polypropylene-[2]张增民聚丙烯高性能化改性技术的新进展[J].塑料,中国煤化工 weight distribution;I2001,30(3):23-28CNMH Gnal of Applied Polymer,[3]孟季茹,梁国正,赵磊,等.聚丙烯增韧改性研究的最新进2002,84(12):2111-2119展[J].塑料科技,2000,14(1):41-49(本文编辑SXQ)[4]姜杰,谢本恒,任青,等,合成高分子量无规聚丙烯—在方数据