輻照交聯(lián)線型聚丙烯發(fā)泡性的研究

董凱,范宏

(1.棗莊學院 化學與化工系,山東 棗莊 277160;2.浙江大學 化學工程聯(lián)合國家重點實驗室聚合反應(yīng)工程分室,杭州 310027)

輻照交聯(lián)線型聚丙烯發(fā)泡性的研究

董凱1,范宏2

(1.棗莊學院 化學與化工系,山東 棗莊 277160;2.浙江大學 化學工程聯(lián)合國家重點實驗室聚合反應(yīng)工程分室,杭州 310027)

本文將線型聚丙烯輻照改性后進行了模壓發(fā)泡,并對發(fā)泡材料的性能進行了研究.結(jié)果表明:隨著輻照劑量的增加,泡孔結(jié)構(gòu)越細密均勻,彎曲模量逐漸升高,維卡軟化點逐漸提高,說明經(jīng)輻照改性后的聚丙烯沒有出現(xiàn)泡孔合并現(xiàn)象,有較好的發(fā)泡性能.

聚丙烯;輻照交聯(lián);發(fā)泡＊

0 引言

與聚苯乙烯相比,聚丙烯有著優(yōu)良的耐有機溶劑性能,用聚丙烯發(fā)泡材料取代聚苯乙烯發(fā)泡材料有著非常顯著的商業(yè)意義和實用價值,但是聚丙烯的熔體強度較低,在發(fā)泡過程中泡孔容易合并破裂,使其在發(fā)泡方面受到了極大的限制.改善聚丙烯發(fā)泡性能的方法有很多,使其低度交聯(lián)就是一種十分有效的方法,將聚丙烯經(jīng)一定程度的輻照交聯(lián)后可以提高其熔體強度,改善其發(fā)泡性能[1-5],本文通過模壓發(fā)泡的方法,對經(jīng)過輻照交聯(lián)后的線型聚丙烯材料的發(fā)泡性進行了研究.

1 實驗設(shè)備、原料及表征方法

聚丙烯,F401,揚子石化,MFR=2.30g/10min;AC發(fā)泡劑,杭州海虹精細化工有限公司;交聯(lián)劑,T MPT A,市售.

HB I System 90 Hakke,德國 Hakke公司;半自動 45噸壓機;泡孔結(jié)構(gòu)測試:將切片后的發(fā)泡材料放置在相差顯微鏡上拍照,按照比例計算出泡孔的平均大小;彎曲性能:在Z wick Z020萬能實驗機上測定,2mm/min;

泡孔密度、泡孔壁厚[6,7]:

一式,二式為泡孔密度和泡孔壁厚的計算公式

d為泡孔直徑,ρf為發(fā)泡材料的密度,ρp為材料發(fā)泡前的密度

維卡軟化點:CEAST HDT3熱變形/維卡測試儀,壓力 10N,升溫速率 50℃/h.

2 實驗步驟

1 將聚丙烯與 T MPT A以及抗氧劑等添加劑混合均勻,其中 T MPT A與聚丙烯質(zhì)量比為:5g/100gPP,在擠出機中擠出造粒 (擠出機的工作條件:料筒溫度 180～200℃;螺桿轉(zhuǎn)速 200rpm),制得聚丙烯待輻照材料.

2 將制備的聚丙烯待輻照材料放置在 65℃的烘箱中干燥 6小時,然后對材料進行一定劑量的電子輻照,輻照劑量(KGy):0.35 0.70 1.05 1.4 1.75 2.1;

3 將輻照后的材料倒入哈克流變儀中熔融共混,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定為 150rpm,溫度為162℃,7分鐘后,將轉(zhuǎn)速降為 50rpm,分別加入 2%和 3.2%(g/100gPP)AC發(fā)泡劑,繼續(xù)共混 4分鐘后取料;

4 將步聚 3中的復合材料在壓機中壓成長 ×寬 ×厚為 100×80×3mm的片材,壓機熱板溫度設(shè)定為 163℃;

5 將上步中壓好的片材放置在長 ×寬 ×厚為 100×80×4mm的模具中,蓋好模具后將其放在壓機熱板上加壓,壓機熱板溫度設(shè)定為 230℃,發(fā)泡 15分鐘后開始通冷卻水冷卻,待溫度降至 100℃以下后撤去壓力,取出發(fā)泡聚丙烯;

3 實驗結(jié)果及討論

3.1 發(fā)泡材料的密度

發(fā)泡材料的密度如表 1所示,由于發(fā)泡劑的含量足夠高,產(chǎn)生的氣體能使發(fā)泡聚丙烯充滿整個發(fā)泡空間,材料發(fā)泡后其密度都集中在 0.63g/cm3左右.

表 1 不同輻照劑量聚丙烯材料發(fā)泡后的密度

3.2 輻照劑量對泡孔大小、泡孔密度、泡孔壁厚的影響

發(fā)泡材料的泡孔大小、泡孔密度、泡孔壁厚隨輻照劑量的變化分別如圖1、圖2、圖3所示,隨著輻照劑量的增加,發(fā)泡材料的泡孔逐漸變小,泡孔密度變大,泡孔壁變薄,經(jīng)過1.4KGy劑量輻照的聚丙烯與 3.2%的發(fā)泡劑發(fā)泡后,泡孔降至 57μm.

隨著輻照劑量的增加,發(fā)泡材料的泡孔逐漸變小,泡孔密度變大,泡孔壁變薄可能有以下兩個原因:ⅰ輻照劑量越高,聚丙烯的粘度就越大,在與AC發(fā)泡劑熔融共混過程中AC發(fā)泡劑所受到的剪切力越大,AC發(fā)泡劑在體系中分散的顆粒就越小,從而氣泡成核點增多;ⅱ輻照后使得聚丙烯的熔體強度增大,氣密性更好,在發(fā)泡過程中能有效的阻止泡孔壁被破壞、泡孔合并.

圖1 輻照劑量對泡孔大小的影響

圖2 輻照劑量對泡孔密度的影響

發(fā)泡聚丙烯的彎曲性能見圖4,隨著輻照劑量的增加,材料的彎曲模量逐漸增加,隨著發(fā)泡劑含量的增加,發(fā)泡材料的彎曲模量有一定程度的降低,這是因為泡孔壁的變薄使得泡孔壁承受的應(yīng)力增大,泡孔壁更容易發(fā)生形變.

圖3 輻照劑量對泡孔壁厚的影響

圖4 輻照劑量對發(fā)泡聚丙烯彎曲模量的影響

3.3 輻照劑量對發(fā)泡材料軟化點的影響

經(jīng)一定劑量電子輻照后的聚丙烯模壓發(fā)泡后,材料的維卡軟化點如表 2所示,隨著輻照劑量的增加,材料的軟化點逐漸升高.

表 2 發(fā)泡材料的維卡軟化點(單位:℃)

4 結(jié)論

隨著輻照劑量的增加,線型聚丙烯發(fā)泡材料的泡孔逐漸變小,泡孔密度變大,泡孔壁變薄,將經(jīng)過 1.4KGy劑量輻照的聚丙烯與 3.2%的發(fā)泡劑發(fā)泡后,泡孔降至 57μm,說明線型聚丙烯經(jīng)過輻照改性后氣密性得到了提高,能夠更好的阻止泡孔的合并;隨著輻照劑量的增加,發(fā)泡材料的軟化點逐漸升高.

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[責任編輯:陳慶朋]

Abstract:The foaming property of polypropylene under certain irradiation dose was discussed with the method of mould foaming.The result is that:as the irradiation dose increasing,the cell structure becomes small and unifor m,the flexuralmodulus and vicat softening temperature increase gradually.It indicates that polypropylene under certain irradiation had a finer foaming property and the break of cellwall didn’t happen within the foaming process.

Key words:polypropylene;irradiation crosslinking;foaming

The Foam ing Property of L inear Polypropylene Under Irradiation

DONG Kai1,FAN Hong2
(1.Department of Chemistry,Zaozhuang University,Zaozhuang 277160,China 2.State KeyLaboratory of Chemical Engineering,Polymer Reaction EngineeringBranch,ZhejiangUniversity,Hangzhou 310027,China)

TQ328.9

A

1004-7077(2010)02-0052-04

2009-11-16

董凱(1982-),男,山東棗莊人,棗莊學院化學與化工系助教,工學碩士,主要從事化學反應(yīng)工程研究.