聚丙烯/聚烯烃弹性体共混物的制备与性能研究

第27卷第4期胶体与聚合物VoL 27 No 42009年12月Chinese Journal of Colloid polymerDec.2009聚丙烯/聚烯烃弹性体共混物的制备与性能研究周火鹏杨莉闫礼成周勤朱传龙邱亮湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉430062)摘要通过熔融共混法制备了一系列聚丙烯(P)聚烯烃弹性体(POE)共混物,采用热重分析、示差扫描量热分析和拉伸测试对所得样品进行了热性能及力学性能的表征。结果表明,随着POE含量的增加,PP的抗拉强度和断裂伸长率均呈现先增加后减小的趋势。而当POE的含量低于5%时,样品的熔融温度明显低于纯PP的熔融温度;而当其含量超过5%时,样品的熔融温度与纯样基本一致。另外,POE的引亼导致PP的热降解温降低关键词聚丙烯;聚烯烃弹性体;熔融共混PP是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。示扫描量热仪,美国TA公司;U3B1-500KB万有等规物、无规物和间规物三种构型,工业产品能材料试验机;台湾弘达仪器。以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量1.2 PP/POE共混样品的制备乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体,无称取一定量的PP和POE,分别按照100%和臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高0,95%和5%,9%和10%,85%和15%混合均匀,达167℃,耐热,制品可用于蒸汽消毒是其突出优具体比例见表1。点。密度0.90g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀表1PP/POE的质量配比抗张强度30MPa,在强度、刚性和透明性上,都比样品编号POE聚乙烯好改性。缺点是耐低温冲击性差,较易老化,但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服10POE是一种饱和乙烯-辛烯共聚物。它的特点是共聚物序列分布均匀,分子量分布很窄,结晶度较混合均匀后加入双螺杄式挤出机料斗,加热低,与聚烯烃相容性好;玻璃化温度非常低,最低挤出后,经过水槽冷却后牵引至SQ型塑料切粒者接近40℃,断裂伸长率很大,适合作PP的增韧机切成颗粒,切粒机转速一般设定在400R/min改性剂,改善PP的低温冲击韧性;没有不饱和双这个速度要和螺杆的转速相匹配,速度过快使拉键,具有更高的热稳定性、耐候性;辛烯的柔软链出的丝过细,从而使得挤出料不容易切断甚至断卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点,使它条;速度过慢,使挤出料条过粗而不易冷却造粒具有优异的韧性和良好的加工性;较强的剪切敏亦可能影响实验过程的连续性感性和熔体强度,可实现髙挤岀,提高产量。本文其中挤出机机头部分温度稍低约为200℃,通过在PP中加入POE来增加PP的韧性4。其余各部分温度依次为210℃,215℃,215℃,1实验200℃。熔融接枝母粒的制备中,温度过高容易导致PP的大量降解等问题,因此此时加工温度要11实验原料与仪器比较低,依次设定为:180℃,185℃,185℃,190℃,聚丙烯(PP),中国石油化工股份有限公司;乙180℃。并且螺杆的转速略大,使其停留时间较烯/辛烯共聚物(POE),韩国LG公司。小。挤出机的螺杆转速设定在90~100r/min,电流DFOB型分析天平,浙江省乐清市乐成电强度设定在13mA,给料螺杆速度为45R/min。经器厂;6405y900双螺杆挤出机,南京杰恩特;25过切粒机切粒后的样品放入烘箱内烘干,以除去型液压平板硫化机,上海化工机械四厂:CP25型造粒过程中带r中国煤化工子用平板冲片机,上海化工机械四厂;SDTQ900型热重分析仪,美国 Thermal Analysis公司;DSCQ100差收稿日期:200YHCNMHG第4期周火鹏等:聚丙烯/聚烯烃弹性体共混物的制备与性能研究硫化机压成板,再用压样机在样板上压出样条来POE含量的增加,PP的韧性是不断地降低的。做拉伸试验1.3表征与测试1.3.1拉伸强度的测试利用U3B1-500K-B万能材料试验机测定 PP/POE各种比例的拉伸强度和断裂伸长率。其中,样条规格为长度x宽度=3cm×lcm,测试条件:拉伸速率为50mm/min,室温环境,相对湿度为60%~80%。1.3.2差热扫描量热法(DSC)采用DSCQ100测定 PP/POE各种比例的玻璃化转变温度(T)。POE Centent/%0样品在氧化铝坩埚中以10℃/min升温至300℃,图2 PP/POE共混物的断裂伸长率来回扫描两遍,整个过程在N2保护中进行。133热重分析仪测试采用SDTQ600型热重22PP/POE的熔点分析仪和 Nicolet-380型智能傅立叶变换红外谱仪的联用,测定 PP/POE各种比例的热稳定性。在作测试前,先用剪刀把样品剪碎,取20毫克放入陶瓷坩埚后再测试。样品在陶瓷坩埚中以10℃/min的速率升温至600℃,整个过程在N2保护中进行。2结果与讨论21 PP/POF的抗拉强度和断裂伸长率168°c图3样品的熔点图3是不同配比的 PP/POE共混物经过DSC仪器所测的熔点图。从图3可见,两者共混后只有一个熔融温度,说明两者相互混合的十分均匀,POE与PP具有很好的相容性。但是,随着POE在PP中的比例的增加,样品的熔融温度会不断的下降,这主要是由于共混体系在较高的温POE Centent/%o度(高于POE的熔融温度)结晶时,POE的热运图1PP/POE共混物的抗拉强度动会影响PP进入结晶区,破坏了聚丙烯的结晶,图1是不同配比的 PP/POE共混物的抗拉强所以混合物的熔融温度才会下降。跟纯P的熔度图。从图1可知,当在P中加人POE后P的点(T=167℃)相比,只有在POE含量为5%时,抗拉强度先是增加然后随着POE含量的增加呈它的熔点下降了很多。但是,总的来说,随着POE降低的趋势,这主要是由于POE的加入破坏了的含量的增加,基本上没有改变PP的熔点,这与PP的高结晶性,导致了抗拉强度的下降。当POE两者具有很好的相容性相吻合的含量为5%时,其抗拉强度达到最大值。说明23 PP/POE的热重分析POE确实能增强PP的抗拉强度,但是这种增强图4是不同配比的共混物的随着温度变化,并不是无限的,有一个范围,从本实验可得,POE质量发生变化的热失重降解图。从图4中可见,的含量在5%左右会明显增加PP的抗拉强度。所有的样品均只有一个明显的热降解过程,并且图2是不同配比的PPOE共混物的断裂伸热降解温度范长率图。从图2可知随着POE含量的升高,PP知,纯PP的的断裂伸长率是不断下降的,也就是说,随着量的增加,样YHs中国煤化工中还可以CNMHGPOE含度間阵低,说明胶体与聚合物POE不能增加PP的热稳定性,反而会降低P的参考文献热稳定性,并且随着POE含量的增加,这种降低1张玲胡雄伟盛旭敏等新型热塑性弹性体增韧聚丙烯的的趋势会很明显。研究,塑料,2001,30(1):532 Xian g. hua b. j. etal. flame retardant and mechanicalproperties of natural fibre-PP composites contain MaterSci.1994.13PPPOE(85%15%)PPPOE(9065%63 Rosch J and Mulhaupt R.J. Development of bamboo-basedpolymer composites and their mechanical properties. ApplPolym. Sci,1995,56(l2):1604 Sathe S.N. and Devi SJ, short jute fiber reinforcedpolypropylene composites: effect ofeompatibiliser, impactedifier and fiber loading Appi. Polym. Sci, 1996, 61(1): 175 Anon succinyl fluorescein grafted atactic polypropylene asTemperatures/℃an interface modifierin polypropylene/tale composites图4样品的TG曲线图athermal study under dy3结论Technology, 1999, 45(8): 1综合对抗拉强度,熔点,热降解温度的研究6Amon. New PP/Amorphous In-Reactor Alloys.asts结果的分析讨论,可以得出如下结论;POE的引人导致PP的抗拉强度和断裂伸长率均呈现先增加肖慧明,王建明.POE增韧PP的方法,高分子材料学报,2004,19(3):463后减小的趋势:当POE的含量低于5%时,样品的8罗方承陈启元李新海POE对P的改性高分子材料熔融温度明显低于纯PP的熔融温度。随着POE20076(2:12在样品中含量的增加,PP的熔融温度在纯样的熔融温度附近波动;POE的加入明显降低了PP的热降解温度。Preparation and performance of polypropylene/polyolefin elastomer blendsZhou Huopeng Yang Li Yan Licheng Zhou Qin Zhu Chuanlong Qiu LiangFaculty and Materials Science Hubei University Wuhan 430062Abstract In this paper, a series of Polypropylene/ Polyolefin elastomer blends were prepared bymelt-blending method. The thermal and mechanical properties were characterized by differential scanningcalorimeter (DSC), thermal gravimetric analysis (TGA)and mechanical test. The results showed that thetensile strength and elongation at break increased firstly and then decreased with the poe content increasedWhen the poe content was 5%0, the melt point of the sample was lower than the pure PP. but the melt pointof the samples were consistent with the pure PP as the poe content exceeded 5%0. Furthermore, the thermaldegradation temperature of PP decreased due to the introduction of POeKey words Polypropylene; Polyolefin elastomer; Melt-blending中国煤化工CNMHG