PP/BR共混體系中,順丁橡膠(BR)具有高彈性、良好的低溫性能(玻璃化溫度為-110℃左右)和耐磨性、耐撓曲性等優(yōu)良特性。而且它的容度參數(shù)與PP相近,實踐證明,它們的相容性較好,增韌效果明顯。以國產(chǎn)容體指數(shù)0.4到0.8g/10min的聚丙烯粉料和國產(chǎn)門尼粘度44的順丁橡膠按100;15(質(zhì)量比)共混,所得PP/BR共混物的常溫沖擊強度比純PP高6倍,脆化溫度下降4倍。同時該共混物比PP、PP/LDPE、PP/EVA等的擠出膨脹比都小,成型后尺寸穩(wěn)定性較好。

SBS

SBS 具有高彈性、耐低溫性等特點,同時它兼具有硫化橡膠和熱塑性的優(yōu)良性能 。研究表明,PP/SBS體系的沖擊強度、斷裂伸長率隨著SBS加入量的增加而逐步提高,SBS含量在10到15份時,共混物的綜合力學性能最佳。

POE

聚烯烴彈性體POE是一種飽和的乙烯-辛烯共混物,是通過乙烯、辛烯的原位聚合技術生產(chǎn)的。POE具有非常窄的分子量分布和一定的結晶度。其結構中結晶的乙烯鏈節(jié)作為物理交聯(lián)點承受載荷,非晶的乙烯和辛烯長鏈貢獻彈性,與EPR、EPDM、SBS相比對PP的增韌效果更為顯著,在汽車保險杠、擋板等部件上得到普遍的應用。當POE的百分含量超過15%時,對PP的增韌效果明顯提高,且共混體系的模量下降較少。另外,POE對高流動性的PP仍具有良好的增韌效果,而EPDM、EPR對MI超過15g/min的PP沒有明顯的增韌效果。

改性PP獲得良好的沖擊性能,除了橡膠類作為改性劑外,還可采用塑料類,如HDPE、LDPE、PVC、PA等作為PP的增韌改性劑也可獲得良好的效果。

原理

1、聚丙烯分子的結晶狀況對性能的影響 高分子材料進行熔體結晶時,最容易形成多角晶粒、樹枝狀晶粒和球晶,它的大小對聚合物的力學性能,以及物理和光學性能起重要作用。大的球晶通常使聚合物的斷裂伸長和韌性降低。

2、成核劑的原理

聚合物中的雜質(zhì)對其結晶過程有很大的影響,有些雜質(zhì)要阻礙結晶,而另一些雜質(zhì)能夠促進結晶,這些能促進結晶的雜質(zhì)在聚合物的結晶過程中起晶核的作用,成核劑正是這種能夠促進結晶的雜質(zhì)。在聚丙烯中加入成核劑,能夠加快結晶速度,形成細小致密的球晶顆粒,使分子鏈在較高溫度下具有很快的結晶速度,球晶可以比較規(guī)整地成長,數(shù)目很多,尺寸很小。

影響

聚丙烯加入成核劑后,能促進分子的結晶過程和加快結晶速度,使分子具有微晶結構,這樣不但有利于提高產(chǎn)品的抗沖擊強度、屈服強度,而且對產(chǎn)品的外觀及加工均有一定影響。

1、對拉伸強度的影響

成核劑對聚丙烯拉伸性能的影響(見表-1)

表——1 成核劑對聚丙拉伸強度的影響

添加劑 拉伸強度*10N/㎡ 斷裂伸長率 %

無 160 20

苯甲酸鎘 178 80

水楊酸鉍 201 790

草酸鈦 235 850

2、 對抗沖擊強度的影響

聚丙烯樹脂對沖擊的敏感度隨著大球晶的形成而增加,尺寸較大的球晶可以發(fā)生徑向開裂,尺寸較小的球晶或微晶有利提高材料的抗沖擊強度,據(jù)統(tǒng)計,提高的幅度大約在10 %-30 %。 對于沖擊強度應該是有所減小的.

3、 增加產(chǎn)品的透明度 因為成核劑加入后形成的微晶結構,聚合物的濁度減少,透明度得以提高(見表-2)。

表——2 成核劑加入量與聚丙烯產(chǎn)品濁度的關系

試樣材料 4030加入量% 濁度% 與標準樣相對濁度%

2mm厚的PP注塑試樣 0 40 97

0.05 30 90

0.10 29 88

0.20 29 87

4、成核劑可以提高產(chǎn)品的表面硬度

微晶結構的增加可以增加產(chǎn)品的表面硬度,通過測試3mm厚的聚丙烯注射試樣,結果(見表-3)

表——3成核劑加入與聚丙產(chǎn)品硬度關系

4030加入量% 洛氏硬度(ASTMD785)

0 36.0

0.1 48.6

5、加入成核劑可以改善產(chǎn)品的表面光潔度

通過加入成核劑4030可以提高有一定顏料配方的材料的表面光潔度(見表-4)。

表-4 成核劑加入量與聚丙烯產(chǎn)品表面光澤關系

顏料配方 4030加入量% 表面光潔度

<20 <60

1 %3RJ 褐色(Brown41) 0 40 66

0.15 58 74

1 %B(黑色(Black7) 0 44 66

0.15 50 68

6、加入成核劑可縮短注射周期,提高生產(chǎn)郊率

加入成核劑可以明顯縮短注射模具的冷卻時間,從而減少整個注射周期,有利于提高生產(chǎn)效率。成核劑等溫下對聚丙的結晶時間的影響(見表-5)

表-5 不同成核劑濃度聚丙烯等溫結晶時間

7\減少注射產(chǎn)品的后收縮

注射成形制品產(chǎn)出后收縮的原因是因為注射成形時,熔融樹脂冷卻速度快,分子鏈來不及結晶就冷卻固化了。在聚丙烯熔體中加入成核劑,可以加快結晶速度,形成細小致密的球晶形態(tài)。即使注射成形時冷卻速度較快,PP依然可以很好的結晶,這樣就減少了制品后收縮的程度。

8\對產(chǎn)品光穩(wěn)定性的影響

在聚丙烯中加入4030等成核劑對產(chǎn)品的光穩(wěn)定性無任何影響。(見表6)

表-6成核劑對聚丙烯產(chǎn)品光穩(wěn)定性的影響

材料 4030加入量% 人工氣候箱中暴露小時

0.30㎜厚的PP薄膜 0 420

0.15 420

9\對產(chǎn)品長期耐熱的影響

成核4030的加入不會影響聚丙烯樹脂的耐熱性。下表 0.50mm厚的聚丙烯樣品放到150c的烘箱中的實驗結果。(見表- 7)

表-7成核劑對聚丙烯產(chǎn)品耐熱性的影響

4030加入量% 150℃ 恒溫爐

脆裂天數(shù)(天) 黃色指數(shù)0天 黃色指數(shù)10天

0 15 5.3 11.0

0.15 14 4.9 9.9

結論:綜上所述,在聚丙烯中加入成核劑后,促進分子的結晶過程和加快結晶速度,使分子具有微晶結構,這不但有利用于產(chǎn)品的抗沖擊強度、屈服強度、而且可以改善產(chǎn)品的外觀,縮短注射周期提高生產(chǎn)率等。隨著聚丙烯新產(chǎn)品、新牌號的開發(fā),成核劑將更廣泛地應用于聚丙烯新產(chǎn)品開發(fā)的各個領域。