丙烯基弹性体对聚丙烯增韧改性的研究

2016-01-27彭志宏唐昌伟张旭文

合成材料老化与应用 2015年5期

关键词：增韧收缩率透光率

彭志宏，唐昌伟，张旭文

(银禧工程塑料(东莞)有限公司，广东东莞 523187)

丙烯基弹性体对聚丙烯增韧改性的研究

彭志宏，唐昌伟，张旭文

(银禧工程塑料(东莞)有限公司，广东东莞 523187)

摘要：以POE和VistamaxxTM两种弹性体来增韧聚丙烯材料，研究了两种弹性体用量对聚丙烯材料力学性能、透光率、应力发白、收缩率的影响。结果表明，VistamaxxTM在材料刚性、耐热性、透光率上要优于POE弹性体，在低温冲击、收缩率降低上比POE弹性体略差。

关键词：聚丙烯，增韧，透光率，应力发白，收缩率

通讯作者：彭志宏，E-mail：pengzh@silverage.cn；Tel：13751280426

中图分类号：TQ 325.1+4

Abstract：The toughening behavior of typical polyolefin elastomer (POE)and VistamaxxTMPOE on polypropylene were studied via several methods. The results revealed that VistamaxxTMPOE toughened polypropylene endowd with suprier mechanical properties，heat resistance，whitening resistance and transparency than that of POE，but ralatively lower the impact resistance and molding shrinkage reduction.

Study on Propylene-based Elastomer Toughened Polypropylene

PENG Zhi-hong，TANG Chang-wei，ZHANG Xu-wen

(Silver Age Engineering Plastics Co.，Ltd.，Dongguan 523187，Guangdong，China)

Key words： polypropylene，toughening，transmittance，stress whitening，shrinkage

聚丙烯(PP)是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，它具有耐热变形温度高、刚性和耐弯折性优异的特点，但是聚丙烯同样存在着缺口敏感性、耐低温冲击强度低、易老化、收缩率大等性能缺点。为了拓宽PP的使用范围，常常需要对PP进行增韧改性来提高整体材料的抗冲击性能，以满足制品的高韧性要求，PP增韧比较常用的方法是通过加入热塑性弹性体或橡胶弹性体来改善抗冲击性能，目前常用的增韧剂是POE和EPDM等，由于POE在增韧效果、制品颜色、价格方面都要优于EPDM[1]，所以EPDM已经逐渐被POE取代，但POE增韧PP产品也有一些不足之处：(1)影响PP材料的透明性；(2)应力发白现象明显。

本文选用威达美TM(VistamaxxTM)对PP材料进行增韧改性，VistamaxxTM是埃克森美孚化学公司开发的丙烯基弹性体(丙烯和乙烯的聚烯烃共聚物)，与丙烯具有出色的相容性，可以在增韧PP的同时不影响材料的透明性，应用在储物盒、食品容器等，另外也可以提高材料的抗应力发白，可以解决大制件在脱模顶出过程中的顶白问题。

1实验部分

1.1　主要原料

无规共聚聚丙烯，RP346R，中海壳牌石油化工有限公司；共聚聚丙烯，K8025，台湾化学纤维股份有限公司；POE，LC175，LG化学；VistamaxxTM6202，乙烯含量15%、硬度67A，埃克森美孚化工；抗氧剂，IRGANOX B225，巴斯夫化学公司。

1.2　主要仪器及设备

万能试验机，TS-2000M，高铁检测仪器(东莞)有限公司；电子冲击试验机，ZBC-4，深圳新三思材料检测有限公司；分光光度计，7000A，美国X-Rite爱色丽公司；透光率测定仪，WGT-S，上海申光仪器仪表有限公司。

1.3　试样制备

将聚丙烯树脂、矿物填料、抗氧剂、弹性体、加工助剂按一定的质量份加入高速搅拌机搅拌均匀，将混匀的物料用双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，再用注塑机注塑成标准样条或样板。

1.4　性能测试与表征

拉伸强度按GB/T 1040.1-2006 测定；弯曲强度按GB/T 9341-2008测定；悬臂梁缺口冲击强度按GB/T 1843-2008测定；透光率按GB/T 2410-2008测定；收缩率按GB/T 17037.4-2003测定，模具尺寸60mm×60mm×2mm，用同一注塑工艺注塑收缩率板，在23℃、65% RH条件下放置48h，测试样品尺寸与模具尺寸之比即为收缩率；应力发白：样品尺寸200mm×200mm×3mm，将535g钢球从1.25m的高度自由落下砸在样品上，观察样品表面发白情况，并用分光光度计测试色差。

2结果与讨论

2.1　VM6202用量对PP力学性能的影响

VM6202以及POE用量对聚丙烯(PP RP346)弯曲强度的影响如图1所示，从图1中可以看出，随着VM6202用量的增加聚丙烯材料弯曲强度呈下降趋势，当添加量超过10%后弯曲强度下降较多。而相对于POE增韧聚丙烯材料，在相同添加量时VM6202弯曲强度都会高一些，可能是因为VM6202中含有较高量的丙烯结构，其刚性好于POE中卷曲的辛烯。

图1　VM6202、POE用量对聚丙烯材料弯曲强度的影响Fig.1　Effects of elastomer dosage onflexural strength of PP

VM6202以及POE用量对聚丙烯材料(PP RP346)室温冲击性能的影响如图2所示，低温冲击性能的影响如图3所示，从图中可以看出，聚丙烯材料的冲击强度随着VM6202以及POE用量的增加而增加，POE的室温、低温的增韧效果都要好于VM6202，尤其是当添加量超过10%以后，POE的增韧效果明显。

图2　VM6202、POE用量对聚丙烯材料室温冲击性能的影响Fig.2　Effects of elastomer dosage on notched izodimpact strength(23℃)of PP

图3　VM6202、POE用量对聚丙烯材料低温(-30℃)冲击性能的影响Fig.3　Effects of elastomer dosage on notched izodimpact strength(-30℃)of PP

2.2　VM6202用量对PP材料透明性的影响

VM6202以及POE用量对聚丙烯材料(PP RP346)透光率的影响如图4所示，从图中可以看出，随着VM6202用量的增加，聚丙烯材料的透光率下降较少，添加量12%时透光率由原料的84.0%降低到80.0%，同等添加量的POE透光率下降到76.1%。

图4　VM6202、POE用量对聚丙烯材料透光率的影响Fig.4　Effects of elastomer dosage on transmittance of PP

2.3　VM6202用量对应力发白的影响

在注塑成型大制件时，例如汽车门板、仪表板等，由于其结构复杂孔位较多在脱模时，需要较大的顶出力，导致在增韧PP材料表面容易出现顶白现象，使用VM6202增韧PP可以有效提高材料的抗应力发白。VM6202以及POE用量对改性聚丙烯材料(PP K8025变量，滑石粉20%)应力发白的影响如图5、图6所示，VM6202可以明显降低发白情况，而使用POE增韧时发白现象明显，这是由于聚丙烯材料在受应力作用时，POE里面的橡胶相可以产生大量银纹从而阻止裂纹产生，银纹区内折光指数降低而呈现一片银白色导致发白现象明显，但威达美材料是丙烯-乙烯的共聚物，可以与聚丙烯有较好的相容性，从而减弱发白现象。

图5　VM6202、POE用量对聚丙烯发白现象的影响Fig.5　Effects of elastomer dosage onstress whitening of PP

图6　落球实验发白现象(a)无弹性体；(b)10% POE；(c)10%威达美VM6202Fig.6　Stress whitening of falling-ball impact test(a)no elastomer；(b)10% POE；(c)10% Vistamaxx VM6202

2.4　VM6202用量对收缩率的影响

VM6202以及POE用量对改性聚丙烯材料(PP K8025变量，滑石粉20%)收缩率的影响如图7所示，由图7可以看出，随着POE添加量的增大，PP收缩率明显减小，这是由于弹性体POE与PP相容性好在体系中呈分散相，可以有效降低体系的规整度阻碍PP结晶使收缩率减小[2]。VM6202用量增大时聚丙烯的收缩率也呈明显下降趋势，但下降幅度较POE要小，可能是以下两个原因：一是由于丙烯基本身的收缩率较大(VM6202丙烯基嵌段含量大于70%)，二是丙烯基嵌段对PP结晶行为的影响较辛烯嵌段小，所以导致VM6202整体对聚丙烯材料收缩率的降低程度小于POE[3-4]。