PP/EPDM/滑石粉三元體系的增韌機理研究

（中共浙江省委黨校，浙江杭州市，311100） 王利萍 史志輝

為了改善聚丙烯的沖擊性能、低溫脆性，可在其中摻入一定量的乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物（三元乙丙橡膠或者EPDM），因此它們的共聚物具有多相的形態(tài)結構。在相同的共混工藝條件下，組成比及不同聚合物組分的熔融黏度差決定著此種共聚物的形態(tài)。當PP 與EPR 以及EPDM 具有相近的熔融指數(shù)時，所制得的共混物形態(tài)結構比較均勻。

1 滑石粉填充改性聚丙烯

滑石粉對PP 具有成核劑的作用，改善PP 的結晶完善性，從而提高力學性能。用滑石粉填充PP，除了斷裂伸長率稍有下降以外，彎曲強度和缺口沖擊強度大大提高，降低成型收縮率。滑石粉對PP的剛性提高和耐熱性提高作用較大，因此需要高剛性、高耐熱性的PP 時經常采用滑石粉填充PP。滑石粉填充PP 的尺寸穩(wěn)定性好于碳酸鈣填充PP，因此用途更為廣泛，在汽車、家電等領域得到了大量應用。

2 實驗

2.1 實驗儀器

實驗儀器主要有復合式沖擊機、電子天平、拉力機、游標卡尺。（見表1）

2.2 實驗配方（見表2）

3 結果與討論

3.1 滑石粉及EPDM對PP缺口沖擊強度的影響

圖1 滑石粉及EPDM對PP缺口沖擊強度的影響

由圖1看出，隨著滑石粉的加入，缺口沖擊強度先升后降，當滑石粉填充量在10%～20%時，體系性能最佳。當改性滑石粉的含量較低時，在PP 中的分散均勻性較好，隨著基體樹脂中滑石粉含量的增加，在復合共混體系中能起到應力集中點的顆粒隨之增加，體系的強度得到提高；而當改性滑石粉含量大于20%時，滑石粉粒子含量的繼續(xù)增加導致其分散均勻性變差，造成界面缺陷增多，材料的韌性逐漸降低。并且，加入EPDM后改性PP的沖擊韌性得到了提高。（數(shù)據(jù)見表3）

3.2 滑石粉及EPDM對PP拉伸強度的影響

圖2 滑石粉及EPDM對PP拉伸強度的影響

從圖2 可以看出，滑石粉含量在20%以內材料的拉伸強度有少量增加，當滑石粉含量在20%以上時，隨含量增加，材料的拉伸強度逐步下降，主要是滑石粉進一步的增加，減弱了聚丙烯的分子間引力所致，這與一般無機填充規(guī)律相符。并且，加入EPDM 后改性PP 的拉伸受到了影響而降低。（數(shù)據(jù)見表4）

表1 實驗儀器的型號以及生產廠家

表2 實驗配方設計

表3 滑石粉及EPDM對PP缺口沖擊強度的影響

表4 滑石粉對PP拉伸強度的影響

表5 滑石粉對PP彎曲強度的影響

3.3 滑石粉及EPDM對PP彎曲強度的影響

由圖3 看出，滑石粉的加入對聚丙烯塑料彎曲模量的影響。從圖中可以看出，隨著滑石粉含量的增加，聚丙烯塑料的彎曲強度得到了提高，然后出現(xiàn)下降的趨勢。同時隨著EPDM 用量的增加，改性PP的彎曲強度卻趨于降低。（數(shù)據(jù)見表5）

圖3 滑石粉對PP彎曲強度的影響

4 總結

本實驗的目的是通過對聚丙烯的增韌改性，實現(xiàn)對PP性能的局部增強。PP中加入三元乙丙橡膠是提高PP沖擊性能最常見的方法，EPDM與聚丙烯結構相似，相容性良好，但沖擊性能提高的同時，PP 的一些力學性能(如拉伸強度、彎曲強度等)也大幅度下降，為此我想到了添加第三組份：無機填充料滑石粉，而且滑石粉的生產成本較低并且來源廣泛。