聚丙烯改性在保险杠材料中的应用.docx

聚丙烯改性在汽车保险杠材料中的应用1108079马啸天1.1 改性原理及实施方法1.11汽车保险杠用PP增韧改性PP的增韧改性方法可分为物理改性法和化学改性法2大类。并且这两种改性方法相辅相成的，不是完全分离的。例如：共混改性是属于物理改性法，然而改善共混物相容性的相容剂的制备又属于化学改性方法。11.1.1化学改性所谓PP的化学增韧改性，是指利用化学反应在PP的主链上引入高弹性的链段以增加PP韧性的方法。化学改性方法主要包括共聚改性、橡胶共混交联改性、接枝改性以及茂金属作聚合催化剂4种。(1)共聚改性常用的共聚单体有乙烯、丁烯等。丙烯和乙烯的嵌段共聚物，通过调节均聚物的相对分子质量、结晶度、改性剂添加量及其在基体中的微区尺寸和分布可获得综合性能很好的抗冲共聚聚丙烯。 (2)橡胶共混交联改性PP的交联改性可分为辐射交联和化学交联两种。然而辐射交联的同时PP的降解十分严重，加上设备比较昂贵，所以对于PP一般采用化学交联法，通过交联可提高PP力学性能和耐热性能。(3)接枝改性聚丙烯PP为非极性的聚合物，因此它与其他极性聚合物、无机填料等的相容性不好，从而影响共混改性的效果。若在PP分子链上接枝适当的极性基团，如不饱和羧酸等，可以使PP分子带有一定的极性，从而提高其与其他极性聚合物的相容性。1112物理改性物理增韧改性PP的方法主要有共混增韧(1)共混增韧所谓共混增韧法，是将PP与增韧剂在熔融状态下进行共混，然后造粒得到宏观上均相、微观上分相的高分子合金，这种高分子合金与PP相比有着更好的冲击性能。常用的共混增韧体系有：橡塑共混、塑塑共混以及三元共混。橡塑共混是最早使用的改性方法，此增韧方法简单有效，主要是利用具有柔性链的弹性体与PP共混，使弹性体插入PP大球晶内，减小球晶的尺寸，以达到改善PP冲击性能的目的，其增韧机理符合“银纹一剪切带理论。常用的橡胶增韧PP体系有PPBR、PPEPR、PPEPDM、PPPOE、PPSBS等。塑塑共混可以在提高材料冲击强度的同时，使其刚性下降很小，此方法具有良好的加工性能，不像橡胶类材料增韧的PP，尽管可以大幅度提高材料韧性，但其刚性损失较大。常用的塑塑共混体系有PPPE、PPPA、PPEvA等。采用三元共混的方法增韧PP是为了达到更好的增韧效果，并且可以减少价格昂贵的橡胶用量。112汽车保险杠用PP增强改性1121纤维增强改性纤维增强改性所采用的增强材料主要包括玻璃纤维以及石棉纤维等。近年来，研究人员新开发了一些单晶纤维，如碳化硅、碳化硼等，但由于其价格高并且操作工艺困难等原因，除了用于一些特殊需求的高级复合材料外，目前还较少被人们使用。1122自增强改性所谓自增强改性，是指采用特殊的加工成型方法并使用特殊模具，使得聚合物的形态结构发生改变的方法。自增强聚丙烯复合材料(简称SRPP)是由各向同性的聚丙烯基材和高定向性的聚丙烯纤维经过特定的热压实工艺力n-r_而成的聚丙烯片材，其片材中的纤维与基材间有着优异的粘合性。1123无机粒子增强改性常用的无机填料有碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、滑石粉、云母等。这些无机刚性粒子对改善聚丙烯的成型加工性能、提高材料的各项指标、降低成本等有明显的效果。不同填料填充的PP材料有不同的性能，通过在材料中加入碳酸钙、滑石粉等无机填料，可以保持材料的弯曲强度、热变形温度等指标不下降。并且，通常采用偶联剂改善聚丙烯与无机填料之间的界面状态可以提高树脂与填充剂间的粘合性，从而提高材料的强度。1.2 基体材料未改性前的基本特性（含优缺点）聚丙烯汽车保险杠专用料 众所周知 ,聚丙烯是综合性能优良的一种通用塑料 ,但聚丙烯本身低温性能及抗冲击性能差、耐老化性 及尺寸稳定性差 ,难以满足汽车保险杠对材料性能的 苛刻要求 。因此 ,在汽车保险杠中使用的聚丙烯材料 均为改性聚丙烯。1.3 所涉及的表征方法拉伸试验：按GB厂r104092标准测试，拉伸速度50ramrain，试验温度23；弯曲试验：按GBT93412000标准测试，试验速度2mmmin，试验温度23；简支梁缺口冲击试验：按GBT104312008标准测试，试验温度23C；示差扫描量热仪(DSC)：将3-10rng的样品以lO*Cmin的速率从室温升至200，保温5min消除热历史，降至室温，然后再以10min的速率从室温升至200，再降至室温，测试样品的熔融结晶性能。结晶度用PP的AHm=209Jg来计算。偏光显微镜(POM)：附有热台(LINKAM THMSE 600 TYPE)，升降温速率：10min；材料断面形貌分析(SEM分析)：将试样冲击断面表面喷金，用扫描电子显微镜进行断面形貌观察并拍照。1.4 改性效果（含图表）(1)随着POE含量的增加，PPPOE复合体系的缺口冲击强度和断裂伸长率逐渐升高，而其拉伸屈服强度和弯曲强度却随之降低。(2)由SEM观察可知，纯PP样的断裂特征为脆性断裂。当加入10POE后，POE分散相的粒径较小，形成了典型的“海岛”结构。当POE含量为20时，PPPOE体系的两相之间形成了互锁的网络结构，为典型的韧性断裂。当POE质量分数增大到30时，共混体系转变为双连续相，材料的韧性大为提高。(3)由偏光显微镜分析可知，PPPOE共混物中PP和POE两相间具有较好的相容性，并且POE对PP晶粒产生细化作用。参考文献李光耀塑料在汽车工业上的应用及发展前景【J】塑料，2004，33(6)：84-88凌伟，刘英俊聚丙烯汽车保险杠专用材料的开发进展【J】化工时刊，2003，17(6)：21王