聚甲醛与不同牌号聚丙烯共混改性研究

姚 强，王 林，袁 炜，李瑞龙，焦洪桥，李彦鹏，胡 琳

（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，宁夏 银川 750411）

聚丙烯是当今世界第二大通用塑料，产量仅次于聚乙烯。聚丙烯具有力学性能优良、加工性能好、密度低、无毒、绝缘、耐热、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于工业、农业、建筑、医疗卫生、日常生活等领域。但是聚丙烯也存在强度较低、热变形温度和硬度不高、浸润性和印染性差等不足，在一定程度上限制了其应用范围，因此聚丙烯改性具有重要的意义[1-6]。

聚甲醛是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有比聚丙烯更高的热变形温度、强度、模量、硬度以及良好的自润滑作用，且熔点和加工温度与聚丙烯相近[7-9]。因此，可以考虑利用聚丙烯和聚甲醛的性能互补性优势，通过二者的共混改性，提升聚丙烯的性能。本文研究了聚甲醛与3种不同牌号聚丙烯共混产品的性能。

1 实验部分

1.1 主要原料与仪器

均聚聚丙烯1102K[熔融指数3.5g·(10min)-1]，均聚聚丙烯1100N[熔融指数11g·(10min)-1]，共聚聚丙烯2500H[熔融指数2.5g·(10min)-1]，共聚聚甲醛MC90[熔融指数9.0g·(10min)-1]。

ZSK26型双螺杆挤出造粒机，DHG-9245A型鼓风干燥箱，BT80V-Ⅱ型注塑机，MFI-2322型熔体流动速率仪，XS204真密度测试仪，DSC200F3型差示扫描量热仪，KBF240型恒温恒湿仪，CEAST AN50型缺口制样机，BX51型偏光显微镜，CEAST HV6型热变形维卡特测试仪，CEAST 9050型冲击试验机，INSTRON 5966型万能材料试验机。

1.2 样品制备

将聚丙烯和聚甲醛分别通过失重计量喂料称，按照配方比例下料到双螺杆挤出机进料料斗，通过双螺杆挤出机混炼、挤出、造粒，得到共混物。挤出机负荷 25 kg·h-1，螺杆转速 350 r·min-1，挤出机筒体各段温度：180～195℃。

将样品在80℃下真空烘干2h，注塑成测试样条。注塑机螺杆各段温度依次为210℃、215℃、220℃、220℃，模具温度45℃，在9.5MPa压力下注射2s，8.2MPa下保压23s，冷却45s，开模取出样条。

样条在温度23℃、湿度50%的恒温恒湿箱中经过48h状态调节后，进行力学性能测试。

1.3 性能测试

熔体流动速率依据GB/T 3682-2000标准测定；密度依据GB/T 1033.1-2008标准，按照A法（浸渍法）测定；热变形温度测试标准为GB/T 1634.2-2004；冲击性能测试标准为GB/T 1043.1-2008；拉伸性能测试标准为GB/T 1040.2-2006，拉伸速率为50 mm·min-1；弯曲性能测试标准为GB/T 9341-2008，测试速率为2 mm·min-1；熔融温度测试标准为GB/T 19466.3-2004，采用差式扫描量热分析法（DSC）测定；结晶形态采用偏光显微镜测试。

2 结果与讨论

2.1 聚丙烯1102K与聚甲醛MC90共混

均聚聚丙烯1102K与聚甲醛MC90共混体系的性能如表1所示。可以看出，随着聚甲醛含量提高，共混物的熔体流动速率逐渐提高。与纯1102K相比，加入MC90后，共混物的拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量明显增加，说明MC90在共混体系中起到了明显的增强作用。拉伸强度随MC90的增加，呈先提高后降低的趋势。MC90含量小于10%时，其缺口冲击强度和断裂伸长率高于纯1102K，MC90含量大于10%时，其缺口冲击强度和断裂伸长率较纯1102K有明显降低，可能是MC90含量较高时，共混体系的相容性变差。上述结果表明，聚甲醛含量较低时，共混体系有较好的相容性，力学性能提高；聚甲醛含量较高时，共混体系的相容性变差，造成力学性能损失。

2.2 聚丙烯1100N与聚甲醛MC90共混

均聚聚丙烯1100N与聚甲醛MC90共混体系的性能如表2所示。可以看出，共混物熔体流动速率的变化不大，原因是共混原料的熔体流动速率比较接近。共混物的密度随MC90比例的提高略有增加，这是因为MC90的密度要明显高于1100N。共混物的拉伸强度和冲击强度略有提高，弯曲模量和负荷变形温度明显提高，说明MC90对1100N有较好的增强效果。

2.3 聚丙烯2500H与聚甲醛MC90共混

共聚聚丙烯2500H与聚甲醛MC90共混体系的性能如表3所示。可以看出， 共混物的拉伸性能变化不大。共混物的冲击强度，随MC90加入量的增加，呈先提高后降低的趋势，聚甲醛加入量为3%时，冲击强度提高了约8.0%。共混物的弯曲强度和弯曲模量，都随MC90加入量的增加逐渐提高，MC90加入量为5%时，弯曲强度提高了7.9%，弯曲模量提高了10.0%。

表1 1102K/MC90共混体系性能Table 1 1102K/MC90 blend system performance

表2 1100N/MC90共混体系性能Table 2 1100N/MC90 blend system performance

表3 2500H/MC90共混体系性能Table 3 2500H/MC90 blend system performance

2.4 PP/POM共混产品工业应用试验

2.4.1 编织袋工业应用

将1102K/MC90=95/5的共混产品在中富能源公司编织袋生产线上进行了工业应用试验。结果表明，共混物在拉丝过程中可连续稳定生产，没有出现断丝现象，所拉出扁丝的强度和韧性优于纯1102K；织出的编织袋其横向拉伸性能与纯1102K相当，纵向拉伸性能优于纯1102K，印染过程中发现袋子的着色性好，印染性能有所提高。

2.4.2 注塑产品工业应用

将1100N/MC90=90/10的共混产品在聚丙烯注塑加工企业进行了工业应用试验，注塑制备了飞机场填充板、果汁机和水果篮等制品。结果表明，制品的硬度、表面光泽度等都有所提高，其他性能与纯1100N制品相当，满足使用要求。

3 结论

1）1102K/MC90共混体系，随着MC90含量的提高，共混物的熔体流动速率逐渐提高；MC90含量较低时，共混体系有较好的相容性，力学性能提高；MC90含量较高时，共混体系的相容性变差，造成力学性能损失。

2）1100N/MC90共混体系，共混物的熔体流动速率变化不大，密度随MC90的比例提高略有增加，MC90对1100N有较好的增强效果。

3）2500H/MC90共混体系，共混物的冲击性能和弯曲性能得到有效提高，拉伸性能变化不大，同时表现出增韧和增刚的效果。

4）将不同牌号的聚丙烯与聚甲醛的共混产品在编织袋和注塑工业上进行工业应用，制品的综合性能有所提高。