PP/PE增韌體系
(2) PP/EVA增韌體系
EVA在增韌PP的同時, 還可以提高斷裂伸長率, 熔體流動指數和表面光澤度.
所選用的EVA中VA的含量為14%-18%之間. 用20%EVA-15增韌PP, 其衝擊強度提高12倍之多, 剛性下降幅度小, 其成本又低於彈性體或橡膠增韌PP, 綜合性能優於PP/EPDM體系.
(3) PP/PA6增韌體系
PP/PA6共混體系可改善兩者本身固有缺點, 使材料具有優良的綜合性能指標, 選取15%PA6加入PP中, 可使其衝擊強度提高50%, 拉伸強度下降13.8%;如再加入5% PP-g-MAH作為相容劑, 其衝擊強度可提高113%, 拉伸強度下降2.7%.
(4) mPE/PP增韌體系
mPE具有非常低的玻璃化溫度, 而且斷裂伸長率很大, 非常適合於PP的增韌改性.
mPE對PP有較好的增韌效果, 在PP中加入40%mPE, 於-30℃下的缺口衝擊強度超過純PP的20倍, 約為同等質量份數EPDM增韌效果的9倍. 另外還發現, 用mPE增韌 PP, 複合材料具有較低的拉伸永久變形, 壓縮永久變形和蠕變變形, 卓越的低溫性能和加工性能, 成為EPDM的強有力競爭者.
此外, 新開發的增韌材料有乙烯-辛烯共聚物EOC, 用其增韌可使PP的衝擊強度增加9倍之多.
(5) POE增韌PP體系
PP/POE是近年來開發的彈性體增韌PP體系, 其增韌效果最好, 耐候性好, 流動性佳, 熱穩定性好, 加工性能好, 也是目前最常用的彈性體增韌PP體系.
POE與PP的相容性非常好, 增韌效果尤其是低溫增韌效果十分明顯, 優於EPDM, EPR, 其增韌效果為POE﹥EPDM﹥EPR, 且彎曲模量和拉伸強度下降幅度小, 其下降次序為POE
POE在PP中加入量超過15%時, 增韌效果迅速提高. 如在PP中加入30%POE時, 其缺口衝擊強度從純PP的76.4J/m增加到626J/m.
與EPDM相比, POE內聚能低, 不含雙鍵, 耐候性好, 是EPDM的強有力替代品.
(6) SBS增韌PP體系
SBS對PP的增韌效果不如EPDM, 但可用於一般應用場合.
研究表明, 當SBS的含量在0-10份之間時, 衝擊強度隨加入量增大而增大;超過15份後, 衝擊強度反而下降. 用SBS與PP製成的耐衝擊型PP的常溫和低溫衝擊性能可分別提高5倍和10倍. 具體配方為PP: SBS: CaCO3 =48: 40: 12時, 相關性能的懸臂樑衝擊強度為70kj/m2.
(7) EPDM, EPR增韌PP體系
EPDM(乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物), EPR(乙烯-丙烯二元共聚物)是PP傳統最常用彈性體增韌材料, 尤其以EPDM為主, 兩者具有高彈性和良好的耐低溫性能, 可改善PP的衝擊性能和耐低溫性能. 由於兩者結構中都含有丙基, 因此與PP的相容性都很好, 熱穩定性非常高.
在5%-30%的含量範圍內, 隨其加入量的增大, 體系的衝擊強度近似線性迅速增大;但同時, 體系的彎曲強度, 拉伸強度, 熱變形溫度等明顯降低.
與EPR相比EPDM與PP有良好的界面相互作用, 溶解度參數相等(均為8.1), 與PP的相容性更好, 對PP的增韌效果更明顯.
以EPR為例, 在PP中加入20%時, 常溫缺口衝擊強度提高10倍之多, 脆化溫度下降4倍之多.
以EPDM為例, 當PP/EPDM/滑石粉以100/20/10比例配合用於汽車保險杠時, 不同生產廠家的性能如下表所示.
將EPDM進行MAH接枝後形成EPDM-g-MAH後, 用EPDM-g-MAH增韌PP比純EPDM效果更好.
(8) BR增韌PP體系
順丁橡膠(BR)具有高彈性, 良好的低溫性能(玻璃化溫度-110℃), 耐磨性, 耐撓曲性等優點, BR的溶解度參數與PP接近, 與PP的相容性好, 增韌效果好.
當PP/BR為100/15時, 其衝擊強度提高近6倍, 脆化溫度下降到8℃(下降23℃).
(9) 塑料/彈性體協同增韌PP體系
彈性體與PP共混雖然具有優良的衝擊強度, 但剛性, 強度和熱變形溫度等性能損失較大, 且成本提高明顯. 為了改善力學性能和降低成本, 在彈性體/PP增韌體系中, 加入塑料形成彈性體/塑料/PP三元共混體系.
在三元共混體系中最常用的塑料為HDPE和LLDPE, 具體實例如PP/SBS/HDPE, PP/EPR/HDPE, PP/EPDM/LLDPE, PP/HDPE/BR(100/15/15), PP/PS/mPE, PP/PS/SBS等.
PP/HDPE/BR三元增韌體系, 當比例為100/15/15時, 不但韌性好, 還具有高的拉伸強度和撓曲強度.
PP/SBS/BR三元共混體系的協同效果顯著, 比單一PP/SBS或PP/BR增韌效果好得多.
對以上增韌體系的配方設計應注意如下幾點.
①增韌效果. POE﹥mPE﹥TPE﹥EPDM, 但從經濟上考慮用EPDM多.
②相容劑的選擇. 對與PP相容性不好的增韌材料, 在配方設計時, 應加入相容劑, 常用的有PP-g-MAH. 加入相容劑後, 衝擊強度提高幅度明顯增大. 如PA, PS, PVC等, 都需要加入相容劑.
③加入量的確定. 各種增韌材料對PP的增韌效果都有一個最佳加入量範圍, 如SBS在15%以下效果好, POE在15%以上好.
④增韌材料的選用. 不同增韌材料的增韌效果和對其他性能的影響不同, 因此對不同應用場合PP的性能要求也不同, 應根據具體性能來選擇增韌材料. 如EPR增韌PP的耐老化性不好, 用於戶外的汽車保險杠一般不選擇EPR而選用耐候性較好的EPDM.
⑤複合增韌. 單一材料增韌PP, 雖然衝擊強度提高了, 但對其他性能影響較大. 為此, 常選用複合增韌, 以平衡各方面性能, 並可適當降低成本.
⑥彈性體的粒度. 粒徑小於1.5微米時, 可取得較好的增韌效果.
(10) 無機剛性粒子增韌PP體系
常用的無機剛性增韌材料有雲母, 滑石粉, 矽灰石, 碳酸鈣和硫酸鋇等.
用橡膠進行預增韌體系, 對無機剛性粒子進行適當的表面處理後, 可形成以無機剛性粒子為核, , 橡膠為殼的核-殼分散結構, 無機剛性粒子的增韌效果十分顯著. 具體應用實例有PP/EPDM/CaCO3, PP/EPDM/滑石粉, PP/EPDM/矽灰石等.
無橡膠的預增韌體系, 對無機剛性粒子的處理強度要大, 最好在加入偶聯劑的同時加入助偶聯劑, 複合處理效果好. 對經界面改性劑優化處理的無機剛性粒子, 也可形成以無機剛性粒子為核, 界面改性劑為殼的殼-殼分散結構. 如PP/優化處理的高嶺土增韌體系, 當高嶺土加入30%時, 衝擊強度高達480J/m;再如, 經烷基羧酸鹽和助偶聯劑處理的CaCO3, 在PP中加入50%時, 其衝擊強度可提高1倍左右.
(11) 有機/無機納米材料增韌
納米材料是20世紀80年代剛剛發展起來的新材料, 也是21世紀最有前途的新材料, 受到了人們的廣泛關注, 無機納米粒子由於表面缺陷少, 非配對原子多, 比表面積大, 通過粒子效應可以改善PP的結晶行為, 結晶結構以及界面區域聚丙烯的力學行為, 從而達到即增強又增韌的目的.