热处理对改性抗冲共聚聚丙烯B310F力学性能的影响

2015-11-28刘晓青李文东

合成材料老化与应用 2015年4期

刘晓青，李文东，李磊

(1 海尔科化工程塑料国家工程研究中心股份有限公司，北京102206;2 神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司研发中心，宁夏银川750411)

抗冲共聚聚丙烯(PP)是一种用途广泛的热塑性高分子，具有密度小、结晶度高、电绝缘性优良、耐腐蚀等特点，通过共混改性可获得高韧性、高强度的PP 复合材料，这已成为目前研究的热点［1－5］。B310F 是一种低流动抗冲共聚聚丙烯产品，通常应用于家用电器、家电配件、汽车配件和电池箱等注塑件，市场需求广泛，加工性能优良。本工作研究了热处理作用对不同改性体系抗冲共聚聚丙烯B310F 力学性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

聚丙烯(PP)，牌号B310F，韩国SK 株式会社;聚烯烃弹性体(POE)，牌号LC670，韩国LG 化学;滑石粉，牌号5800A(活化处理)、5800B，海城世京旗扬实业有限公司。

双螺杆挤出机:SHJ －35，南京聚力化工;注塑机:海天860/270，南京聚力化工机械有限公司;电热鼓风干燥箱:DHG －9145A，北京恒泰丰科实验设备有限公司;万能拉力机:DXLL－10000，上海登杰机械设备有限公司;简支梁冲击试验机:XJJ－5，承德金建检测仪器有限公司;熔体流动速率仪:URXRZ400A，吉林大学仪器厂;热变形－维卡软化点测定仪:XRW－300M，承德金建检测仪器有限公司。

1.2 改性PP 材料的制备和热处理

聚丙烯B310F 分别与POE、滑石粉5800A 和5800B 按照一定比例进行预混合，然后在双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。注塑样条再置于烘箱中110℃热处理1h，然后缓慢冷却，20℃下放置48h后进行测试。

1.3 性能测试

拉伸性能按照GB/T 1040.2 －2006 测试;冲击性能按照GB/T 1843 －2008 测试，弯曲性能按照GB/T 9341 －2008 测试;熔体流动速率(MFR)按照GB/T 3682 －2000 测试;热变形温度(HDT)按照GB/T 1634.2 －2004 测试，样条水平放置，负荷0.45MPa。

2 结果与讨论

2.1 不同改性体系对PP 力学性能的影响

不同添加剂改性聚丙烯B310F 的配方如表1所示。表2 是不同配方改性材料的性能测试结果。从表2 可以看出，2#样品即添加20% POE 样品的冲击强度和断裂标称应变比未添加任何助剂的1#样品显著提高，但是，其拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量则明显降低，这主要是聚烯烃弹性体对PP 起到了增韧的作用，同时却降低了材料的刚性。而添加了滑石粉的3#和4#样品与2#样品恰恰相反，3#和4#样品的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量有所提高，但是冲击强度和断裂标称应变急剧下降。这是由于滑石粉的加入提高了材料的刚性，却损失了材料的韧性［6］。5#样品添加了10%的POE 和10%滑石粉，结合了两者性能的特点，冲击强度和弯曲模量均有所提高，说明5#配方对材料起到了增韧增刚的双重效果，其综合性能最好。

表1 改性聚丙烯B310F 配方(质量分数)Table 1 The formula of modified PP B310F

表2 不同配方改性聚丙烯材料的力学性能测试结果Table 2 Mechanical properties of the modified PP with different formula

此外，POE 和滑石粉的加入使得PP 的MFR 略微升高。POE 的加入使得PP 的HDT 有所降低，而添加滑石粉的改性PP 的HDT 则明显提高，这说明滑石粉可以改善体系的耐热性。5#样品的HDT 为107℃，明显高于1#样品的92℃，这表明5#配方中相对于POE，体系中滑石粉的提高材料耐热性的作用占据了主导地位。

2.2 热处理对改性PP 力学性能的影响

2.2.1 热处理对拉伸性能的影响

分别对5个样品进行热处理，经热处理后PP 材料的拉伸性能如图1 所示。可以看出，热处理后PP材料的拉伸强度均有所提高。其中2#样品的拉伸强度由18.4MPa 升高到20MPa。而2#样品的断裂标称应变在热处理后明显降低，下降了约45%。3#和4#样品的断裂标称应变则略有上升。5#样品在添加了POE 和滑石粉后其断裂标称应变在热处理前后基本保持不变。

2.2.2 热处理对冲击性能的影响

图2 是热处理前后PP 材料的冲击性能。从中可以看出，热处理对滑石粉改性的3#和4#样品的冲击强度有显著提高作用。两者的冲击强度大约从15kJ/m2和提高到了26kJ/m2左右。这说明热处理作用对提高滑石粉改性PP 材料的韧性起着重要作用。5#样品经热处理后其冲击强度也有所提高，提高了约7%。