POE改性高熔指聚丙烯性能研究

赵金月

（上海金发科技发展有限公司，上海 201714）

POE改性高熔指聚丙烯性能研究

赵金月

（上海金发科技发展有限公司，上海 201714）

采用聚烯烃弹性体（POE）对高熔指聚丙烯（PP）进行共混改性，研究了弹性体POE的含量对高熔指PP的力学性能、流动性和成型收缩率的影响规律。结果表明：随着弹性体POE含量的增加，共混材料的悬臂梁缺口冲击强度增大，断裂拉伸应变增大，弯曲强度、弯曲模量降低，拉伸强度降低，流动性变差，收缩率减小。

POE；PP；高熔指；共混改性

聚丙烯（PP）材料具有质轻、刚性优良、热学性能好等优点[1-2]，但PP材料有明显的脆性，使其在实际应用中受到限制，可以通过与弹性体共混来改善PP材料的脆性。聚烯烃弹性体（POE）比三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体等材料在成型、性价比等方面更具优势，特别是对PP的增韧改性，效果最为显著[3]。POE具有以下一些特点[4-5]：1）共聚物序列分布均匀，具有很窄的分子量分布和较低的结晶度，与聚烯烃相容性好。2）没有不饱和双键，具有更高的热稳定性、耐候性。用于增韧高流动性PP时，也可以很好地保证材料的韧性，这样避免了以前增韧剂在改性高流动性材料时，会降低体系韧性[6]。PP材料本身在注塑成型时的离模收缩率偏大，通过增韧改性也可以起到一定程度的改善效果。

本文就弹性体POE改性高熔指PP进行了研究，考察了POE含量对改性高熔指PP的力学性能、流动性能和成型收缩率的影响。

1　实验

1.1主要原料及仪器设备

共聚PP，MFR＞100g/10 min，燕山石化；POE1，MFR＝(3～4.2)g/10 min，日本三井；POE2，MFR＝(4～6)g/10 min，陶氏化学；POE3，MFR＝(4～6)g/10 min，韩国LG；滑石粉，广西桂林。双螺杆挤出机，XH-20，东莞锡华检测仪器有限公司；注塑机，470C型，阿博格机械贸易（上海）有限公司。

1.2样品制备

称量不同含量的POE加入到配方体系中，用双螺杆挤出机挤出造粒，烘干后，制备测试所需的样条（ISO标准），进行测试，记录结果并分析。

1.3测试和表征

拉伸性能测试：按ISO 527-1:2012[7]标准测试，拉伸速度50 mm/min，试验温度23℃，测量拉伸强度和断裂拉伸应变。

悬臂梁缺口冲击测试：按ISO 180:2000[8]标准测试，试验温度23℃，测量悬臂梁缺口冲击强度。

弯曲试验：按ISO 178:2010[9]标准测试，试验速度2 mm/min，试验温度23℃，测量弯曲模量和弯曲强度。

收缩率测试：按ISO 294-4:2001[10]标准测试，90℃，烘干30 min，测量成型收缩率。

熔体流动速率测试：按ISO 1133-1:2011[11]标准测试，测试温度230℃，负荷2.16 kg，试验中，通过连续切取5个无气泡的样条，代入下式求平均值。

熔体流动速率（MFR）按式（1）求出。

式中：W为5个切取样条重量的算术平均值，g；t为每切割样条时间间隔，s。

2　结果与讨论

2.1POE含量对材料力学性能的影响

2.1.1 POE含量对材料冲击强度的影响

POE含量对PP/POE共混改性材料悬臂梁缺口冲击强度的影响如图1所示，PP改性材料的悬臂梁缺口冲击强度随POE含量增加而增大。这是POE作为分散相分布在PP连续相中，形成“海―岛”结构，当受到外力作用时，弹性体作为应力集中物，诱发银纹和剪切带，吸收大量的能量，从而使共混物的冲击强度提高[12]。当POE含量大于10%之后，随着POE含量的增加，各组缺口冲击强度显著增加。另外应该注意到，在POE的含量小于15%时，冲击强度提高不显著，这是由于所用的是高流动性的基体树脂，不同于普通PP在POE含量较低时就能起到很好的增韧效果。

图1　POE含量对悬臂梁缺口冲击强度的影响

2.1.2 POE含量对材料弯曲性能的影响

POE的含量对PP/POE共混改性材料的弯曲模量和弯曲强度的影响如图2和图3所示。

图2　POE含量对弯曲模量的影响

图3　POE含量对弯曲强度的影响

由图2、图3可知，当POE的含量增加时，共混改性材料的弯曲模量和弯曲强度大幅度下降，这是因为弹性体POE自身的强度比较低，给共混改性材料带来的影响。这一现象是弹性体增韧普遍存在的问题，因此做为工程材料应用时必须充分考虑改性材料刚性和韧性的平衡。

2.1.3 POE含量对材料拉伸性能的影响

图4和图5是不同的POE含量对PP/POE共混改性材料的拉伸强度和断裂拉伸应变的影响。随着POE含量增加，共混改性材料的拉伸强度减小，非结晶的POE与结晶PP共混后，破坏了结晶PP的分子排列，使共混改性材料的结晶度变小，导致拉伸强度减小[13]；共混改性材料的断裂拉伸应变随着POE含量的增加而增大，是因为弹性体POE的模量比较低，韧性好，更容易发生形变，使断裂拉伸应变增大。

图4　POE含量对拉伸强度的影响

图5　POE含量对断裂拉伸应变的影响

2.2POE含量对材料流动性的影响

图6是POE含量对PP/POE共混改性材料熔体质量流动速率的影响，共混改性材料的熔体质量流动速率（MFR）随着弹性体POE含量的增加逐渐降低，高熔指PP中加入熔体流动速率只有约（3～6）g/10 min的POE，大大增加了共混体系的内摩擦，从而使得共混体系的熔体流动性降低。但所选用的高熔指PP自身的流动性很好，即使POE含量大于20份，MFR值仍大于25g/10 min，依旧可以满足注塑要求。

图6　POE含量对熔体质量流动速率的影响

2.3POE含量对材料成型收缩率的影响

POE含量对PP/POE共混改性材料收缩率的影响如图7所示。可以看出，三组改性材料的收缩率都不大于1%，而且随着POE添加量的增加，改性PP材料的收缩率明显减小，变化趋势大致呈线性关系。产生这种现象的主要原因是POE/PP共混改性材料相容性好，POE在共混体系中作为分散相，降低体系的规整度使PP的结晶度变小，从而使收缩率减小。

图7　POE含量对材料收缩率的影响

3　结论

制备PP/POE共混改性聚丙烯，对其力学性能、流动性和成型收缩率进行了测试，通过以上研究，可得出结论：1）PP/POE共混改性材料的悬臂梁缺口冲击强度随着POE含量的增加而增大，POE含量为25%时的缺口冲击强度比POE含量为5%时提高了10倍以上。但POE的含量小于15%时，改性材料的缺口冲击强度提高不显著，这与所选PP基体的高流动性有关。2）PP/POE共混改性材料的弯曲模量、弯曲强度随着POE含量的增加呈现下降趋势。POE的含量为20%的改性材料比POE的含量为10%的改性材料弯曲模量下降了25%左右，弯曲强度下降了20%左右。3）PP/POE共混改性材料的拉伸强度随着POE含量的增加而减小，断裂拉伸应变逐渐增大，并且对改性材料断裂拉伸应变的影响程度随POE含量的增加而增加。4）PP/POE共混改性材料的MFR值随着POE含量的增加逐渐降低。但所选用的高熔指PP自身的流动性很好，即使POE含量为20%时，MFR值仍大于25g/10 min。5）PP/POE共混改性材料的收缩率随着POE含量的增加明显减小，说明对改性材料的成型加工性带来的波动减小，利于成型加工的稳定性。

[1] 赵敏, 高俊刚, 邓奎林, 等. 改性聚丙烯新材料[M]. 北京: 化学工业出版社, 2002.

[2] 范吉昌, 李莹莹. 聚丙烯增韧改性研究[J]. 现代塑料加工应用, 2006, 18(4): 8-10.

[3] 祝景云, 杜建强, 赵和英. POE改性PP性能研究[J]. 合成树脂及塑料, 2007, 24(1): 14-17.

[4] 夏琳, 孙阿彬, 邱桂学, 等. POE的性能及其在聚丙烯共混改性中的应用[J]. 弹性体, 2006, 16(3): 65-68.

[5] 刘西文, 纪立君, 王重. PP/共聚PP/POE共混体系的研究[J]. 塑料工业, 2008, 36(1): 29-31.

[6] 夏琳, 邱桂学, 吴波震. POE的性能及其在聚丙烯中的应用[J]. 上海塑料, 2007, 01: 33-36.

[7] ISO 527-1, Plastic-Determination of tensile properties-Part 1:general principles[S]. Switzerland: ISO copyright office, 2012.

[8] ISO 180, Plastic-Determination of Izod impact strength[S]. Switzerland: ISO copyright office, 2000.

[9] ISO 178, Plastic-Determination of flexural properties[S]. Switzerland: ISO copyright office, 2010.

[10] ISO 294-4, Plastics-Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials-Part 4: Determination of moulding shrinkage[S]. Switzerland: ISO copyright office, 2001.

[11] ISO 1133-1, Plastics- Determination of the melt mass-flow rate (MFR) and melt volume-flow rate (MVR) of thermoplastic-Part 1: Standard method[S]. Switzerland: ISO copyright office, 2011.

[12] 白玉光, 关颖, 李树丰. 新型弹性体POE及其应用技术进展[J]. 弹性体, 2011, 21(2): 85-90.

[13] 沈岳新, 谢邦互, 龚关, 等. PP/POE共混物的形态和性能的研究[J]. 塑料工业, 2005, 33(2): 39-41.

Study on POE Modified High MFR Polypropylene Properties

ZHAO Jin-yue
（Kingfa Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 201714, China）

High MFR polypropylene (PP) was modified by polyolefin elastomer (POE). The mechanical properties, flow properties and molding shrinkage of the PP blends were investigated. The results showed that with the increase of POE content the izod impact strength, elongation rate at break of the blends exhibit increasing trend, while the flexural strength, flexural modulus, tensile strength, low properties and molding shrinkage decrease.

POE; PP; high MFR; blending modification

TQ325

A

2015-12-07

赵金月（1989～），女，河北唐山人，本科，助理工程师；主要从事改性塑料的测试分析工作。zhaojinyu1223@163.com