丙烯基彈性體對(duì)聚丙烯增韌改性的研究

彭志宏，唐昌偉，張旭文

(銀禧工程塑料(東莞)有限公司，廣東東莞 523187)

丙烯基彈性體對(duì)聚丙烯增韌改性的研究

彭志宏，唐昌偉，張旭文

(銀禧工程塑料(東莞)有限公司，廣東東莞 523187)

摘要：以POE和VistamaxxTM兩種彈性體來增韌聚丙烯材料，研究了兩種彈性體用量對(duì)聚丙烯材料力學(xué)性能、透光率、應(yīng)力發(fā)白、收縮率的影響。結(jié)果表明，VistamaxxTM在材料剛性、耐熱性、透光率上要優(yōu)于POE彈性體，在低溫沖擊、收縮率降低上比POE彈性體略差。

關(guān)鍵詞：聚丙烯，增韌，透光率，應(yīng)力發(fā)白，收縮率

通訊作者：彭志宏，E-mail：pengzh@silverage.cn；Tel：13751280426

中圖分類號(hào)：TQ 325.1+4

Abstract：The toughening behavior of typical polyolefin elastomer (POE)and VistamaxxTMPOE on polypropylene were studied via several methods. The results revealed that VistamaxxTMPOE toughened polypropylene endowd with suprier mechanical properties，heat resistance，whitening resistance and transparency than that of POE，but ralatively lower the impact resistance and molding shrinkage reduction.

Study on Propylene-based Elastomer Toughened Polypropylene

PENG Zhi-hong，TANG Chang-wei，ZHANG Xu-wen

(Silver Age Engineering Plastics Co.，Ltd.，Dongguan 523187，Guangdong，China)

Key words： polypropylene，toughening，transmittance，stress whitening，shrinkage

聚丙烯(PP)是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性高分子材料，它具有耐熱變形溫度高、剛性和耐彎折性優(yōu)異的特點(diǎn)，但是聚丙烯同樣存在著缺口敏感性、耐低溫沖擊強(qiáng)度低、易老化、收縮率大等性能缺點(diǎn)。為了拓寬PP的使用范圍，常常需要對(duì)PP進(jìn)行增韌改性來提高整體材料的抗沖擊性能，以滿足制品的高韌性要求，PP增韌比較常用的方法是通過加入熱塑性彈性體或橡膠彈性體來改善抗沖擊性能，目前常用的增韌劑是POE和EPDM等，由于POE在增韌效果、制品顏色、價(jià)格方面都要優(yōu)于EPDM[1]，所以EPDM已經(jīng)逐漸被POE取代，但POE增韌PP產(chǎn)品也有一些不足之處：(1)影響PP材料的透明性；(2)應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象明顯。

本文選用威達(dá)美TM(VistamaxxTM)對(duì)PP材料進(jìn)行增韌改性，VistamaxxTM是?？松梨诨瘜W(xué)公司開發(fā)的丙烯基彈性體(丙烯和乙烯的聚烯烴共聚物)，與丙烯具有出色的相容性，可以在增韌PP的同時(shí)不影響材料的透明性，應(yīng)用在儲(chǔ)物盒、食品容器等，另外也可以提高材料的抗應(yīng)力發(fā)白，可以解決大制件在脫模頂出過程中的頂白問題。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1　主要原料

無規(guī)共聚聚丙烯，RP346R，中海殼牌石油化工有限公司；共聚聚丙烯，K8025，臺(tái)灣化學(xué)纖維股份有限公司；POE，LC175，LG化學(xué)；VistamaxxTM6202，乙烯含量15%、硬度67A，?？松梨诨ぃ豢寡鮿?，IRGANOX B225，巴斯夫化學(xué)公司。

1.2　主要儀器及設(shè)備

萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，TS-2000M，高鐵檢測(cè)儀器(東莞)有限公司；電子沖擊試驗(yàn)機(jī)，ZBC-4，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司；分光光度計(jì)，7000A，美國(guó)X-Rite愛色麗公司；透光率測(cè)定儀，WGT-S，上海申光儀器儀表有限公司。

1.3　試樣制備

將聚丙烯樹脂、礦物填料、抗氧劑、彈性體、加工助劑按一定的質(zhì)量份加入高速攪拌機(jī)攪拌均勻，將混勻的物料用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出、造粒，再用注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條或樣板。

1.4　性能測(cè)試與表征

拉伸強(qiáng)度按GB/T 1040.1-2006 測(cè)定；彎曲強(qiáng)度按GB/T 9341-2008測(cè)定；懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T 1843-2008測(cè)定；透光率按GB/T 2410-2008測(cè)定；收縮率按GB/T 17037.4-2003測(cè)定，模具尺寸60mm×60mm×2mm，用同一注塑工藝注塑收縮率板，在23℃、65% RH條件下放置48h，測(cè)試樣品尺寸與模具尺寸之比即為收縮率；應(yīng)力發(fā)白：樣品尺寸200mm×200mm×3mm，將535g鋼球從1.25m的高度自由落下砸在樣品上，觀察樣品表面發(fā)白情況，并用分光光度計(jì)測(cè)試色差。

2結(jié)果與討論

2.1　VM6202用量對(duì)PP力學(xué)性能的影響

VM6202以及POE用量對(duì)聚丙烯(PP RP346)彎曲強(qiáng)度的影響如圖1所示，從圖1中可以看出，隨著VM6202用量的增加聚丙烯材料彎曲強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，當(dāng)添加量超過10%后彎曲強(qiáng)度下降較多。而相對(duì)于POE增韌聚丙烯材料，在相同添加量時(shí)VM6202彎曲強(qiáng)度都會(huì)高一些，可能是因?yàn)閂M6202中含有較高量的丙烯結(jié)構(gòu)，其剛性好于POE中卷曲的辛烯。

圖1　VM6202、POE用量對(duì)聚丙烯材料彎曲強(qiáng)度的影響Fig.1　Effects of elastomer dosage onflexural strength of PP

VM6202以及POE用量對(duì)聚丙烯材料(PP RP346)室溫沖擊性能的影響如圖2所示，低溫沖擊性能的影響如圖3所示，從圖中可以看出，聚丙烯材料的沖擊強(qiáng)度隨著VM6202以及POE用量的增加而增加，POE的室溫、低溫的增韌效果都要好于VM6202，尤其是當(dāng)添加量超過10%以后，POE的增韌效果明顯。

圖2　VM6202、POE用量對(duì)聚丙烯材料室溫沖擊性能的影響Fig.2　Effects of elastomer dosage on notched izodimpact strength(23℃)of PP

圖3　VM6202、POE用量對(duì)聚丙烯材料低溫(-30℃)沖擊性能的影響Fig.3　Effects of elastomer dosage on notched izodimpact strength(-30℃)of PP

2.2　VM6202用量對(duì)PP材料透明性的影響

VM6202以及POE用量對(duì)聚丙烯材料(PP RP346)透光率的影響如圖4所示，從圖中可以看出，隨著VM6202用量的增加，聚丙烯材料的透光率下降較少，添加量12%時(shí)透光率由原料的84.0%降低到80.0%，同等添加量的POE透光率下降到76.1%。

圖4　VM6202、POE用量對(duì)聚丙烯材料透光率的影響Fig.4　Effects of elastomer dosage on transmittance of PP

2.3　VM6202用量對(duì)應(yīng)力發(fā)白的影響

在注塑成型大制件時(shí)，例如汽車門板、儀表板等，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜孔位較多在脫模時(shí)，需要較大的頂出力，導(dǎo)致在增韌PP材料表面容易出現(xiàn)頂白現(xiàn)象，使用VM6202增韌PP可以有效提高材料的抗應(yīng)力發(fā)白。VM6202以及POE用量對(duì)改性聚丙烯材料(PP K8025變量，滑石粉20%)應(yīng)力發(fā)白的影響如圖5、圖6所示，VM6202可以明顯降低發(fā)白情況，而使用POE增韌時(shí)發(fā)白現(xiàn)象明顯，這是由于聚丙烯材料在受應(yīng)力作用時(shí)，POE里面的橡膠相可以產(chǎn)生大量銀紋從而阻止裂紋產(chǎn)生，銀紋區(qū)內(nèi)折光指數(shù)降低而呈現(xiàn)一片銀白色導(dǎo)致發(fā)白現(xiàn)象明顯，但威達(dá)美材料是丙烯-乙烯的共聚物，可以與聚丙烯有較好的相容性，從而減弱發(fā)白現(xiàn)象。

圖5　VM6202、POE用量對(duì)聚丙烯發(fā)白現(xiàn)象的影響Fig.5　Effects of elastomer dosage onstress whitening of PP

圖6　落球?qū)嶒?yàn)發(fā)白現(xiàn)象(a)無彈性體；(b)10% POE；(c)10%威達(dá)美VM6202Fig.6　Stress whitening of falling-ball impact test(a)no elastomer；(b)10% POE；(c)10% Vistamaxx VM6202

2.4　VM6202用量對(duì)收縮率的影響

VM6202以及POE用量對(duì)改性聚丙烯材料(PP K8025變量，滑石粉20%)收縮率的影響如圖7所示，由圖7可以看出，隨著POE添加量的增大，PP收縮率明顯減小，這是由于彈性體POE與PP相容性好在體系中呈分散相，可以有效降低體系的規(guī)整度阻礙PP結(jié)晶使收縮率減小[2]。VM6202用量增大時(shí)聚丙烯的收縮率也呈明顯下降趨勢(shì)，但下降幅度較POE要小，可能是以下兩個(gè)原因：一是由于丙烯基本身的收縮率較大(VM6202丙烯基嵌段含量大于70%)，二是丙烯基嵌段對(duì)PP結(jié)晶行為的影響較辛烯嵌段小，所以導(dǎo)致VM6202整體對(duì)聚丙烯材料收縮率的降低程度小于POE[3-4]。

圖7　VM6202、POE用量對(duì)聚丙烯收縮率的影響Fig.7　Effects of elastomer dosage onshrinkage of modified PP

3結(jié)論

(1)與POE增韌PP相比，VM6202增韌PP材料可以有更好的剛性，室溫增韌效果與POE接近，低溫沖擊強(qiáng)度比POE低。

(2)VM6202對(duì)聚丙烯材料透光率的影響較小。

(3)VM6202可有效改善增韌PP材料的應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象。

(4)VM6202可有效降低PP材料的收縮率，但比POE略差。

參考文獻(xiàn)

[1] 周琦，王勇，邱桂學(xué)，等. POE與EPDM對(duì)聚丙烯增韌改性研究 [J].彈性體，2007，17(4)：44-47.

[2] 羅忠富，周英輝，黃達(dá)，等.改性聚丙烯材料收縮率的研究[J].塑料工業(yè)，2009，37(S1)：42-44.

[3] 王曉東.威達(dá)美TM(VistamaxxTM)丙烯基彈性體性能及應(yīng)用[J].化工新材料，2014，42(5)：248-250.

[4] 方優(yōu). VistamaxxTM特種彈性體的性能及應(yīng)用[J].有機(jī)硅材料，2004，39 (4)：139-140.