LDPE改性熱塑性聚烯烴彈性體的研究

陸波，李慶宇，金鐸，鄧紫方

(沈陽化工大學(xué)材料學(xué)院，遼寧 沈陽 110142)

聚烯烴彈性體（POE）是美國DOW化學(xué)公司開發(fā)成功的具有窄相對分子質(zhì)量分布的熱塑性聚烯烴彈性體，是乙烯與α烯烴經(jīng)茂金屬催化劑催化得到的共聚物[1～3]。由于POE主鏈中引入了大量的α烯烴共聚單體，同時(shí)聚乙烯部分的存在使得聚合物具有一定的結(jié)晶度，因此其同時(shí)具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和良好的加工性能，適用于管材、電纜、薄膜、纖維、模塑加工等領(lǐng)域[4]。由于POE與聚烯烴相容性好，也被廣泛應(yīng)用于塑料改性中[5～6]。通過在POE中加入LDPE，可以降低成本，提高力學(xué)性能[7]。本文以POE和LDPE為原材料，通過擠出共混，研究LDPE含量對POE /LDPE共混物性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

POE-6102，VISTAMAXX 6102，?？松梨诨す荆籔OE-021，021，韓國SK集團(tuán)；LDPE，18D，中國石油天然氣股份有限公司大慶石化公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

轉(zhuǎn)矩流變儀：XSS-300，上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)：RGD-5，深圳瑞格爾儀器有限公司；動態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA），Diamond，美國PE公司。

1.3 制備工藝

將POE和LDPE以不同比例共混，用轉(zhuǎn)矩流變儀擠出機(jī)擠出成片材，厚度為2 mm，裁成標(biāo)準(zhǔn)試樣，進(jìn)行性能測試。

1.4 性能測試

拉伸強(qiáng)度采用GBT528—1998進(jìn)行測試，拉伸速率為500 mm/min；硬度采用GB/T531.1—2008進(jìn)行測試； DMA測試采用拉伸模式，測試溫度范圍為 -100～100℃，升溫速率為 3℃/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 LDPE含量對POE/LDPE共混物密度的影響

LDPE含量對POE/LDPE共混物密度的影響如圖1所示?？梢钥闯?，隨著LDPE含量的增加，POE-6102/LDPE共混物和POE-021/LDPE共混物的密度均隨之增大，當(dāng)LDPE含量為20%時(shí)，POE-6102/LDPE共混物的密度達(dá)到了0.866 g/cm3，增加了2.2%；POE-021/LDPE共混物的密度達(dá)到了0.901 g/cm3，增加了1.8%。這是因?yàn)長DPE密度高于POE的密度，與LDPE共混后兩種POE/LDPE共混物密度均增大。此外，POE-6102/LDPE共混物的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于POE-021/LDPE共混物的密度。這是因?yàn)镻OE-6102分子鏈中的第二單體α-烯烴的含量高于POE-021，降低了POE-6102分子鏈的規(guī)整度，分子鏈排列不如POE-021緊密，因此密度低。

圖1 LDPE含量對POE/LDPE共混物密度的影響

2.2 LDPE含量對POE/LDPE共混物硬度的影響

LDPE含量對POE/LDPE共混物硬度的影響如圖2所示?？梢钥闯觯S著LDPE含量的增加，POE-6102/LDPE共混物的硬度增加，在LDPE含量為20%時(shí)，POE-6102/LDPE共混物的硬度達(dá)到76A，增加了20.6%；POE-021/LDPE共混物的硬度變化不大。因?yàn)镻OE-6102分子鏈規(guī)整度低，結(jié)晶度低，硬度較小，而LDPE分子鏈規(guī)整度較高，結(jié)晶度高，硬度大，所以將LDPE與POE-6102共混后可以提高共混物的硬度。而POE-021硬度和LDPE硬度相近，共混后硬度變化不大。

圖2 LDPE含量對POE/LDPE共混物硬度的影響

2.3 LDPE含量對POE/LDPE共混物拉伸強(qiáng)度的影響

LDPE含量對POE/LDPE共混物拉伸強(qiáng)度的影響如圖3所示?？梢钥闯?，隨著LDPE含量的增加，POE-6102/LDPE共混物的拉伸強(qiáng)度變化不大，一直在6 MPa左右，而POE-021/LDPE共混物的拉伸強(qiáng)度逐漸提高，在LDPE含量為20%時(shí)，POE-021/LDPE共混物的拉伸強(qiáng)度為31.5 MPa，增加了22.6%。

圖3 LDPE含量對POE/LDPE共混物拉伸強(qiáng)度的影響

2.4 LDPE含量對POE/LDPE共混物斷裂伸長率的影響

如圖4所示，隨著LDPE含量的增加，POE-6102/LDPE共混物形變超過800%仍未斷裂，而POE-021/LDPE共混物的斷裂伸長率增大。這是因?yàn)镻OE-6102分子鏈更加無規(guī)，表現(xiàn)為橡膠一樣的彈性，伸長率較高，形變超過800%，與LDPE共混后斷裂伸長率仍然超過800%。而POE-021分子鏈規(guī)整度高，表現(xiàn)為剛性，與LDPE共混后整個(gè)共混物體系的規(guī)整度降低，斷裂伸長率提高，在LDPE含量為20%時(shí)，POE-021/LDPE共混物的斷裂伸長率為777%，增加了12.3%。

圖4 LDPE含量對POE/LDPE共混物斷裂伸長率的影響

2.5 POE/LDPE共混物動態(tài)力學(xué)性能測試

2.5.1 LDPE含量對POE/LDPE共混物動態(tài)力學(xué)性能的影響

如圖5，頻率為1 Hz時(shí)，POE/LDPE共混物的tanδ值隨LDPE含量的變化。隨著LDPE含量的增加，POE-6102/LDPE共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小幅度降低，從-26.85℃降低到-28.97℃，在圖中只看到一個(gè)Tg峰，說明LDPE和POE-6102共混后能夠相容，并且tanδ值逐漸減小，共混物由彈性體向塑性體轉(zhuǎn)變。隨著LDPE含量的增加POE-021/LDPE共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度變化不大，而POE-021/LDPE共混物熱機(jī)械曲線出現(xiàn)部分重疊的2個(gè)峰值，這可能是因?yàn)镻OE-021的乙烯和辛烯為嵌段共聚，導(dǎo)致了部分相分離。

圖5 LDPE含量對POE/LDPE共混物動態(tài)力學(xué)性能的影響

2.5.2 頻率對POE/LDPE共混物動態(tài)力學(xué)性能的影響

圖6是未加LDPE的POE在不同頻率下的值。隨著頻率的增高，兩種POE的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均向高溫方向移動。這是因?yàn)樵谏郎氐讲ＡЩ瘻囟葧r(shí)，增大頻率后，共混物分子鏈段運(yùn)動滯后，需提高溫度才能讓分子鏈段產(chǎn)生運(yùn)動，所以玻璃化溫度提高。

圖6 頻率對POE/LDPE共混物動態(tài)力學(xué)性能的影響

3 結(jié)論

（1）隨著LDPE含量的增大，POE-6102/LDPE共混物的密度和硬度均增大，拉伸強(qiáng)度變化不大，在6 MPa左右，伸長率超過800%；POE-021/LDPE共混物的密度升高，硬度變化不大，拉伸強(qiáng)度逐漸升高。在LDPE含量為20%時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大，為31 MPa。

（2）DMA圖表明POE-6102和LDPE相容性較好，共混后只出現(xiàn)一個(gè)玻璃化溫度；POE-021出現(xiàn)兩個(gè)部分重疊的Tg峰，隨頻率增加，兩種POE/LDPE共混物玻璃化溫度均向高溫方向移動。

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