丙烯基彈性體對聚丙烯增韌改性的研究

2016-01-27 01:00:29彭志宏唐昌偉張旭文

合成材料老化與應用 2015年5期

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聚丙烯材料力學性能、透光率、應力發白、收縮率的影響。結果表明，VistamaxxTM在材料剛性、耐熱性、透光率上要優于POE彈性體，在低溫沖擊、收縮率降低上比POE彈性體略差。

關鍵詞：聚丙烯，增韌，透光率，應力發白，收縮率

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

中圖分類號：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、剛性和耐彎折性優異的特點，但是聚丙烯同樣存在著缺口敏感性、耐低溫沖擊強度低、易老化、收縮率大等性能缺點。為了拓寬PP的使用范圍，常常需要對PP進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、價格方面都要優于EPDM[1]，所以EPDM已經逐漸被POE取代，但POE增韌PP產品也有一些不足之處：(1)影響PP材料的透明性；(2)應力發白現象明顯。

本文選用威達美TM(VistamaxxTM)對PP材料進行增韌改性，VistamaxxTM是埃克森美孚化學公司開發的丙烯基彈性體(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的同時不影響材料的透明性，應用在儲物盒、食品容器等，另外也可以提高材料的抗應力發白，可以解決大制件在脫模頂出過程中的頂白問題。

1實驗部分

1.1　主要原料

無規共聚聚丙烯，RP346R，中海殼牌石油化工有限公司；共聚聚丙烯，K8025，臺灣化學纖維股份有限公司；POE，LC175，LG化學；VistamaxxTM6202，乙烯含量15%、硬度67A，埃克森美孚化工；抗氧劑，IRGANOX B225，巴斯夫化學公司。

1.2　主要儀器及設備

萬能試驗機，TS-2000M，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司；電子沖擊試驗機，ZBC-4，深圳新三思材料檢測有限公司；分光光度計，7000A，美國X-Rite愛色麗公司；透光率測定儀，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量份加入高速攪拌機攪拌均勻，將混勻的物料用雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，再用注塑機注塑成標準樣條或樣板。

1.4　性能測試與表征

拉伸強度按GB/T 1040.1-2006 測定；彎曲強度按GB/T 9341-2008測定；懸臂梁缺口沖擊強度按GB/T 1843-2008測定；透光率按GB/T 2410-2008測定；收縮率按GB/T 17037.4-2003測定，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，測試樣品尺寸與模具尺寸之比即為收縮率；應力發白：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，觀察樣品表面發白情況，并用分光光度計測試色差。

2結果與討論

2.1　VM6202用量對PP力學性能的影響

VM6202以及POE用量對聚丙烯(PP RP346)彎曲強度的影響如圖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度呈下降趨勢，當添加量超過10%后彎曲強度下降較多。而相對于POE增韌聚丙烯材料，在相同添加量時VM6202彎曲強度都會高一些，可能是因為VM6202中含有較高量的丙烯結構，其剛性好于POE中卷曲的辛烯。

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

VM6202以及POE用量對聚丙烯材料(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，尤其是當添加量超過10%以后，POE的增韌效果明顯。

圖2　VM6202、POE用量對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PP材料透明性的影響

VM6202以及POE用量對聚丙烯材料(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用量對應力發白的影響

在注塑成型大制件時，例如汽車門板、儀表板等，由于其結構復雜孔位較多在脫模時，需要較大的頂出力，導致在增韌PP材料表面容易出現頂白現象，使用VM6202增韌PP可以有效提高材料的抗應力發白。VM6202以及POE用量對改性聚丙烯材料(PP K8025變量，滑石粉20%)應力發白的影響如圖5、圖6所示，VM6202可以明顯降低發白情況，而使用POE增韌時發白現象明顯，這是由于聚丙烯材料在受應力作用時，POE里面的橡膠相可以產生大量銀紋從而阻止裂紋產生，銀紋區內折光指數降低而呈現一片銀白色導致發白現象明顯，但威達美材料是丙烯-乙烯的共聚物，可以與聚丙烯有較好的相容性，從而減弱發白現象。

圖5　VM6202、POE用量對聚丙烯發白現象的影響Fig.5　Effects of elastomer dosage onstress whitening of PP

圖6　落球實驗發白現象(a)無彈性體；(b)10% POE；(c)10%威達美VM6202Fig.6　Stress whitening of falling-ball impact test(a)no elastomer；(b)10% POE；(c)10% Vistamaxx VM6202

2.4　VM6202用量對收縮率的影響

VM6202以及POE用量對改性聚丙烯材料(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整度阻礙PP結晶使收縮率減小[2]。VM6202用量增大時聚丙烯的收縮率也呈明顯下降趨勢，但下降幅度較POE要小，可能是以下兩個原因：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PP結晶行為的影響較辛烯嵌段小，所以導致VM6202整體對聚丙烯材料收縮率的降低程度小于POE[3-4]。