聚丙烯的增韧增强

1、. .聚丙烯的增韧增强的研究PP/POE/滑石粉三元复合材料的研究中文摘要通过力学性能测试、动态力学试验、DSC分析以及材料断面形貌与结分析等手段,对以滑石粉刚性微粒、以三元乙丙橡胶(EPDM)为弹性微粒组成的聚丙烯(PP)/滑石粉/EPDM的同时增强增韧效果进展了研究.结果显示,上述两种微粒可同时大幅度提高PP的韧性、强度和模量,当PP/滑石粉/EPDM80/3/20时,两种微粒表达较明显的协同增韧效应.纳米SiO2可提高PP的结晶温度和结晶速度,并使球晶细化.滑石粉刚性微粒在PP连续相中以微粒团聚体形态分布,构成团聚体的平均微粒数约为67,其与PP基体表现出较强的结合牢度.PP/滑石粉/E

2、PDM的综合性能已接近或到达工程塑料的性能.英文摘要1绪论1.1聚丙烯的简介 1.1.1 聚丙烯的分子量 1.1.2 产品描述 1.1.3 特点 1.1.4 生产方法1.1.5 成型特征1.1.6 聚丙烯成型工艺1.1.7 PP特点1.1.8 工程用聚丙烯纤维1.2聚丙烯增韧增强的方法 1.2.1 化学方法 1.2.2 物理方法1.3本课题的研究2实验材料与实验方法2.1合成所需要的材料和器材 2.1.1材料PP 橡胶 滑石粉 2.1.2器材双螺杆挤出机 压机2.2性能检测所需要的材料和器材 2.2.1材料 2.2.2器材组合式数显摆锤式冲击试验熔体流动速率指示测定仪微控电子万能试验机扫描电子

3、显微镜(SEM)2.3合成的方法2.4性能测试实验方法3 PP/橡胶/滑石粉三元复合材料的合成4PP/橡胶/滑石粉三元复合材料性能的检测4.1力学性能4.1.1拉伸性能4.1.2弯曲性能4.1.2冲击性能4.2 SEM观察4.3 PLM观察4.4 DSC观察5结论和展望5.1主要结论5.2展望致谢参考文献1 绪论1.1 聚丙烯简介1.1.1聚丙烯分子量嵌段共聚AP3熔指在11左右，类似文献中提及的分子量分布约为5.13，Mw 在300000左右。1.1.2产品描述疏水参数计算参考值XlogP：3.32、 氢键供体数量：03、 氢键受体数量：34、 可旋转化学键数量：15、 互变异构体数量：6、

4、 拓扑分子极性外表积TPSA：29.5防止强氧化剂，氯，高锰酸钾密闭,阴凉枯燥处保存，确保有良好的通风。11.1.3特点无毒、无味，密度小、强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。 1.1.4生产方法淤浆法。在稀释剂如己烷中聚合，是最早工业化、也是迄今生产量最大的方法。 液相本体法。在70和3MPa的条件下，在液体丙烯中聚合。 气相法。在丙烯呈气态条件下聚合。后两种方法不使用稀释剂，流程短，能耗低。液相本体法

5、现已显示出后来居上的优势。 1.1.5成型特性1结晶料，湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 2流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔。凹痕，变形。 3冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。 4塑料壁厚须均匀，防止缺胶，尖角，以防应力集中。 1.1.6聚丙烯成型工艺注塑模工艺条件： 注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。

6、枯燥处理：如果储存适当那么不需要枯燥处理。 熔化温度：PP的熔点为160-175，分解温度为350，但在注射加工时温度设定不能超过275。熔融段温度最好在240。 模具温度：模具温度50-90，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5以上。 注射压力：采用较高注射压力1500-1800bar和保压压力约为注射压力的80%。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。 注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用出现气泡、气纹。如刻有花纹的外表出现由浇口扩散的明暗相间条纹，那么要用低速注射和较高模温。 流道和浇口：流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1

7、.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要防止收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小例如是壁厚的50-60%。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否那么会有气泡厚壁制品只能用共聚PP。 熔胶背压：可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。 制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。 1.1 .7PP特点PP是一种半结晶性材料，它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的

8、PP温度高于0C以上时非常脆，许多商业的PP材料是参加14%乙烯的无规共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热变形温度100、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的外表刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用参加玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进展改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于一样MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.

9、5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。参加30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃如苯溶剂、氯化烃四氯化碳溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。 1.1.8工程用聚丙烯纤维分为聚丙烯单丝纤维和聚丙烯网状纤维。聚丙烯网状纤维以改性聚丙烯为原料，经挤出、拉伸、成网、外表改性处理、短切等工序加工而成的高强度束状单丝或者网状有机纤维，其固有的耐强酸，耐强碱，弱导热性，具有极其稳定的化学性能。参加混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土砂浆固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微

10、裂缝，防止及抑止裂缝的形成及开展，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能，抗冲击及抗震能力，可以广泛的使用于地下工程防水，工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等，以及道路和桥梁工程中。是砂浆/混凝土工程抗裂，防渗，耐磨，保温的新型理想材料 .1.2 聚丙烯增韧增强的方法1.2.1化学方法1)共聚以丙烯单体为主的共聚改性可改善均聚PP的冲击性能，它是提高PP韧性，尤其是低温韧性的最有效方法。将乙烯、丙烯混合聚合，共聚物主链中无规那么地分布着乙烯和丙烯链段，乙烯起着阻止聚合物结晶的作用。当乙烯含量质量分数到达20%时，结晶很困难，到30%时就完全无定形而成为无视共聚物，其特点是结晶度低、透明性好

11、、冲击强度增大等。将丙烯均聚合，再与乙烯进展共聚可获得丙烯、乙丙橡胶在和乙烯组成嵌段共聚物，其中乙丙橡胶在丙烯和乙烯相间起着相溶剂的作用，通过控制三相比例可获得刚性、冲击性能均衡的共聚物。常用的生产聚丙烯共聚物的方法有：1将茂金属催化剂应用于PP嵌段共聚。如间规聚丙烯sPP、丙烯 苯乙烯的无规和嵌段共聚物。茂经书是由过渡金属与环状不饱和构造茂环组成的配位有机金属络合物，它与传统的Ziegler-Natta催化剂的主要区别也要是最根本的区别在于活性位点的分布。Z-N催化剂有许多活性位点，其中只有一局部活性位点是立体有选择的，因而合成得到聚合物支链多。茂金属有理想的单点活性，从而能准确控制分子量和

12、分子量的分布，还有共聚物单体含量及其在主链上的分布和结晶构造。采用茂尽速催化剂制得的sPP是熔点比等规聚丙烯iPP低5-10度的结晶性聚合物，它是微晶极小，具有优异的透明性与光泽，在高于温室时的冲击强度优于iPP，韧性高，弯曲模量是iPP是一半，玻璃化温度几乎与iPP一样。 2改性的Ziegler-Natta高效催化剂对PP的共聚，能改善聚合工艺和大分子的成核性，从而提高PP性能，因此提高聚合用催化剂等级能得到高结晶度的产品，并控制共聚单体准备进入共聚物分子链构造。如Z-N第四代催化剂，不仅能对聚合物的组成、分子构造、分子量及分子量分布进展自由裁剪，而且能对各种聚合物进展定位。这种催化剂能使聚

13、合物很规那么，可以进展丙烯/乙丙=橡胶的聚合或多元共聚。 近年来，国外研究改性PP嵌段共聚物的开展尤为迅速。嵌段共聚物与等规PP相比，低温性能优良、抗冲击性好；等规PP和各种热塑性高聚物的共混物相比，刚性降低不大、脆性得到改善；与HDPE相比，耐热性高，抗应力开裂性好，外表硬度高，收缩性低，抗蠕变性较好。2)接枝将等规或无规悬浮在溶剂中或高温溶解在溶剂里，以有机过氧化物为引发剂，与甲基丙烯酸(酐)、苯乙烯或乙酸乙烯酯等单体进展接枝共聚，可在PP主链的某些原子上接枝化学构造与主链不同的聚合物链段。随着接枝聚合物所用的PP种类、长短和数量以及接枝聚合物的分子量及其分布有所不同，它的拉伸强度和冲击性

14、能得到提高。在PP分子链上接枝弹性链段有助于改善PP冲击强度和低温性能，如果接枝上适当的极性基团那么可以改善PP粘结特性。以PP为基材的极性支枝共聚物不仅在强度特性，耐药品行，耐候性等方面保持PP的根本特性，而且在熔融后能结实地与聚酯胺等粘结，在老化方面可显示优良的的耐持久性。3)交联PP的交联方法根本与聚乙烯一样，有化学交联和辐射交联。但对于PP，辐射交联的同时降解十分严重，效果有限。所以一般采用化学交联，通过交联可提高PP的力学性能。1.2.2物理方法1) 填充 为了得到性能优良的填充增强PP，可考虑以下几点：PP的性能、无机填充的种类、填料粒度、PP与填料粒子的界面化学、成型工艺与设备。

15、应用橡胶或弹性体虽可显著增加PP的韧性，但同时却不可防止地引起共混物模量、强度和热变形温度等性能有明显下降。对于利用无机刚性粒子代替橡胶来增韧增强PP，日益受到人们的重视。将PP于玻纤、碳纤维或无机填料滑石粉、碳酸钙、云母等通过双螺杆挤出机混炼、切粒，即得到增强PP。如：采用无机填料外表处理和加反响性组分的方法，促使PP/EPDM/滑石粉在熔融加工过程中进入橡胶相，即在滑石粉外表形成弹性界面相，这样可大大提高体系的韧性。对于碳酸钙或滑石粉填充的PP，耐热性好收缩率低、尺寸稳定性好硬度高。填充量高的PP热性能、耐寒性、力学性能及加工性能等优于纯PP，但其光泽、韧性和断裂伸长率明显降低。用云母增强

16、PP不仅有较大提高力学性能效果，并且弹性模量高，尺寸稳定性好，某些场合下甚至可代替ABS.2)共混将两种或两种以上的高聚物共混时，可制得兼有这些高聚物性质的混合物，即合金。以PP为主体的共混改性主要是改价低温冲击性。尽管共聚PP是提高韧性的最有效手段，但这种方法更适合于规模化生产，而对量小、产品性能要求多变的市场就显得不太适宜。PP共混具有耗资少、操作简单、生产周期短的特点。 一般来说，PP共混有以下几种： 1反响性共混：向共混物如PP/EPDM/PP/HDPE/EPDM中参加 反响性相溶剂如酸酐、环氧及羧酸。由于组分间局部交联改善了两相间的相容性，制得冲击韧性高而强度不降低的PP合金材料。

17、2相容体系的直接共混：将PP直接同能与其局部相容的树脂共混。 3添加相容剂共混：对PP/聚合物相容性差的体系，从而改善PP共混物的相容性，以提高PP合金的力学性能。可供CaCO3共混改性的高聚物有PE、PA、SBS、BR、EPDM等。其中PP/EPDM是教常用的PP增韧共混体系。PP二元共混体系虽有很好的韧性效果，但往往降低了体系的轻度和刚性，且使得体系的粘度增加。假设在PP二元体系中参加有增容作用或协调同效应的物质，形成多元共混体系，那么其综合性能可得到进一步提高。为了使PP获得增韧、增强的双重效果，即提高常温或静态下的刚性而不损害其韧性，可通过多组分共混来尽可能地提高PP的综合力学性能。3)应用纳米技术近年来，随着填料粒子的外表处理技术，特别是填料粒子的超微细化开发和应该，聚合物的填充改性己从最简单的增量增强转到韧性增强上来，从单纯的注重力学性能的提高转到开发功能性复合材料。纳米粒子是指尺寸界与1-100纳米的固体颗粒。一般认为，填充粒子的粒径越小、非配对原子越多、比外表积越大、与聚合物基体树脂发生物理或化学结合的能力越强、复合材料就具有越多的、综合了无机刚性粒子与基体树脂的优点，承载更大的载荷，到达既增强又增韧的目的。任显诚等采用纳米级CaCO3粒子进展外表处理和熔融共混工艺制得了P