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通用塑料/POE/无机填料体系
如何减少增韧剂POE的用量来降低成本又不影响到增韧效果,这是通用塑料/POE体系研究开发的热点与方向。在共混物中添加无机或有机填料可使制品的原料成本降低达到增量的目的,或使制品的性能有明显的改善,近年来可见在通用塑料/POE共混体系中加入无机填料的报道。
针对回收高密度聚乙烯(RHDPE)制得的管材环刚度不足的缺点,采用滑石粉和自制的改性POE(MPOE)对RHDPE进行了改性,研究了滑石粉和MPOE用量对共混体系力学性能的影响。
结果表明,当RHDPE/MPOE/滑石粉的质量配比为50/10/40时,体系的综合力学性能好。当滑石粉用量为40%时,制得的RHDPE管材的环刚度比非改性RHDPE管材提高54%。同时他们还研究PVC/MPOE/无机填料体系的力学性能,结果表明:当填充母料中滑石粉或碳酸钙的质量分数为70%时,三元复合体系的综合性能好。
国内外对PP/弹性体和PP/无机纳米粒子体系进行了研究,这两种体系所表现出的韧性的提高或刚性的增加都是以牺牲其他性能为代价的,因此,将弹性体的增韧和无机纳米粒子的增韧增强同时结合起来,生成一种PP/弹性体/无机纳米粒子的多相复合体系正逐渐成为研究的新热点。
采用合金化技术和填充复合工艺,制得高性能的PP/POE/纳米高岭土三元复合材料。研究结果表明,纳米高岭土和弹性体POE对PP增韧具有协同作用,呈现的并不是二者立增韧作用的简单加和;纳米高岭土的佳用量为5%,用扫描电子显微镜(SEM)观察PP/POE(20%)/纳米高岭土(5%)的冲击断面,可以看到高岭土粒子被基体所包覆以层状结构分散于共混物基体中,界面结合牢固。
研究PP/POE/纳米SiO2复合材料后得出结论:熔融共混法使POE与SiO2均匀分散在PP基体中,当PP/POE/纳米SiO2比例为100/15/4时,复合材料的综合性能佳。虽然纳米SiO2粒子在PP中的分散呈微粒团聚体分布,但与其本身的二次粒子粒径相当且小于临界粒径,因此在受到冲击时起到了吸收能量阻碍裂纹扩展的作用,从而提高了材料的韧性。
对 PP/弹性体/纳米CaCO3复合材料进行了研究,发现材料冲击强度良好;选用POE比HDPE增韧效果好,材料拉伸强度随弹性体的含量而下降。透射电子显微镜(TEM)观察显示,纳米CaCO3在PP基体中已达到纳米分散。研究得出纳米CaCO3改善了因POE使材料硬度降低所造成的不足,拉伸强度和弯曲强度都得以提高;活化纳米CaCO3的改性效果大大优于未活化的,用量为8份左右增强效果佳;复合材料同时实现了增强和增韧。
PP/POE体系具有优异的综合性能,现已开发出多种产品,特别是汽车保险杠具有广阔的市场前景。通常要求PP保险杠料的缺口冲击强度(常温)大于500J/m,-40℃的缺口冲击强度≥50J/m。采用PP为基础树脂,POE为增韧剂,滑石粉为增强填料,制得性能符合要求的汽车保险杠料。改性过的PP具有**高抗冲击强度,其缺口冲击强度高达723J/m,且具有增强的柔软性、优良的耐热、耐低温及耐老化性能。以小本体聚丙烯(PP)为基料,通过与共聚丙烯(CPP)、POE、硅灰石以及其它助剂共混改性,制得保险杠、门板汽车料。检测分析表明,PP/CPP/POE/硅灰石共混体系配方设计合理、工艺路线、参数正确。当PP:CPP:POE:硅灰石质量比为45~48:26~29:19~22:4~6时,共混料完全可以满足汽车保险杠性能要求;当PP:CPP:POE:硅灰石质量比为45~50:27~29:3~6:17~20时,共混料完全可以满足汽车门板性能要求。研究中发现,POE改性PP的综合性能好于传统增韧剂;硅灰石也有一定的增韧功能,部分起到了玻璃短纤维的作用。
通过PP与弹性体交联的方法可以得到热塑性硫化胶(TPV),TPV在实际生产中有很高的应用价值。将POE接枝乙烯基硅烷并分散于PP中,共混物经水解水交联得到TPV;所得TPV易于加工成制品,并具有的表面性能。制品具有高断裂强度和断裂伸长率,宽范围的邵氏硬度,非常低的雾度,使用了POE而无气味,可以广泛应用于汽车领域。
SBS苯乙烯类热塑性弹性体是是SBCs中产量大(占70%以上)、成本低、应用较广的一个品种,是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性,被称为“*三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似,SBS可以和水、弱酸、碱等接触,具有优良的拉伸强度,表面摩擦系数大,低温性能好,电性能优良,加工性能好等特性,成为目前消费量大的热塑性弹性体。SBS在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势:可用热塑性塑料加工设备进行加工成型,如挤压、、吹塑等,成型速度比传统硫化橡胶工艺快;不需硫化,可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序,因而设备投资少,生产能耗低、工艺简单,加工*,生产效率高,加工*;加角余料可多次回收利用,节省资源,有利于环境保护。目前SBS主要用于橡胶制品、树脂改性剂、粘合剂和沥青改性剂应域。在橡胶制品方面,SBS模压制品主要用于制鞋(鞋底)工业,挤出制品主要用于胶管和胶带;作为树脂改性剂,少量SBS分别与聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)共混可明显改善制品的低温性能和冲击强度;SBS作为粘合剂具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点;SBS作为建筑沥青和道路沥青的改性剂可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。
热塑性弹性体的主要两种方法是挤塑和注塑成型,模塑成型用得较少。通过注塑成型来制造加工热塑性弹性体,既快速又经济。用于一般热塑性塑料的注塑成型方法和设备均适用于热塑性弹性体。
SBS应用:SBS主要有用途:橡胶制品、沥青改性剂、胶黏剂和树脂改性剂。在橡胶制品方面,适于制造鞋底、玻璃门窗密封胶条、胶板、垫圈、胶管和胶带等。作为树脂改性剂,SBS分别与PP、PE、PS 共混物,可明显改善制品的低温性能和抗冲击性能,SBS用于胶黏剂,具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点;SBS作为路面沥青改性剂,可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。SBS还可作为增容剂,加入少量的SBS,可降低分散相尺寸和力学损耗,提高分散均匀性、交联度和拉伸强度。PS对于SBS配方来说是一种很有价值的组分,因为它能够改善SBS的加工性能和提高材料刚性。油(增塑剂)也能够改善加工性,但是使制品变软。通常选用环烷基油作为增塑剂,但是芳香化合物的含量应该尽量的低,因为它们会使苯乙烯相软化(塑化)。油类能够使材料在拉伸过程中具有抗裂纹发展性能。其他非油类的助剂(如树脂,加工助剂)能够充当增塑剂,特别是在温度升高时更能体现。结晶性聚合物(PE或者是EVA共聚物)能够提高耐溶剂和耐臭氧性能。惰性的填料,如黏土,白垩、轻质碳酸钙和滑石粉都能够大量的填充,而不会对基体树脂产生不利影响,并且能够有效降低成本。补强性填料如高度增强的炭黑,二氧化硅或者硬的粘土很少用在配方中,因为它们使得材料变得很刚,手感变差。然而它们也可以带来一些有利的影响,如提高撕裂强度,抗磨损性,以及提高折曲次数。