pp的增韧增强改性及其结构和性能的研究

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1、PP的增韧增强改性及其结构和性能的研究摘要刚性和韧性是结构材料的两项最重要的性能指标。通常，PP的低温冲击韧性町以通过和弹性体共混而得到改善。然而，弹性体的加入往往伴随着PP刚性和强度的大幅度降低，多数情况下还会影响到PP的耐热性和流动性能。因此，设法提高弹性体的增韧效果以减少弹性体的用量以及对共混物进行增强来弥补基体刚性和强度的损失成为人们关注的重要研究内容。本文采用近几年出现的新型聚烯烃弹性体一茂金属聚乙烯(roPE)弹性体替代传统的乙丙橡胶(EPDM或EPR)对PP进行增韧改性，首次对PP／mPE共混材料进

2、行了系统的结构和性能研究，采用多种增强手段来提高弹性体增韧改性PP的刚性和强度。本文首先探讨厂PP／mPE共混物的挤出共混和注塑加工工艺参数、mPE的用量和种类对共混物结构和性能的影响。研究结果表明，挤出过程tf，高温和高剪切速率下，PP产生降解而使共混物的性能恶化。注塑成犁直接导致试样的“皮一芯”结构，在皮层结构内部，大分子有较高的取向度。少量的弹性体即可引起PP刚性和强度的大幅度下降，而低温冲击韧性只有在弹性体含量超过脆韧转变的临界含量时才有明显的改善。SEM形态分析显示，增加弹性体的含量使mPE分散相的尺寸

3、变大，含有40wt％mPE的共混物形成了PP微纤贯穿于roPE相中的网状结构。mPE的增韧效果极大地取决于共聚单体辛烯的含量，辛烯含量越高，mPE对Pp的增韧效果越好，但共混物的模量和强度也越低。PP／mPE共混物中组分之间存在明显的相互作用，表现为共混组分的熔融和结晶参数以及玻璃化温度发生了改变，而且受共混组成的深刻影响。低roPE含量卜，由于弹性体的成核作用，roPE使PP的结晶度提高，高含量卜mPE对PP的结晶起阻碍作用。随着mPE中辛烯含量的增加，mPE的结晶度降低。在等温结晶条件下，PP球晶的生长受弹性

4、体相和结晶温度的影响。结晶温度越低，球晶的生长速率越快。弹性体明显阻碍球晶的生长，并破坏球晶的规整性。实验发现，EPDM要比mPE对PP球晶生长的阻碍作用大，这种差别在较低的结晶温度下更为明显。非等,m'H。钿4-晶条件下，结晶动力学参数tl／2因mPE的加入而减小，PP的结晶速率提高。动态力学实验结果表明，PP和mPE存在部分的相容性，表现为共混物中组分的玻璃化转变温度发生了改变。实验结果表明，由于受共聚PPL}·PE相无定形部分的影响，共混物中mPE和EPDM的玻璃化温度随其含量的增加反而升高。PP／SEBS

5、共混物中SEBS的玻璃化温度随SEBS含量的增加而降低，表明共聚PP中的PE相对SEBS中丁二烯嵌段的玻璃化松弛转变影响很小。mPE中的辛烯含量越高，其低温损耗峰的强度越高，玻璃化温度越低，低温韧性越好。由DMA模量曲线可以定性地评价弹性体增韧改性PP的耐热性，随着弹性体含量的增加，动态剪切模量下降，表明耐热性下降。而定量的表／J÷ⅡJ、以采用本文提出的新方法，即以纯PP在其热变形温度下的模量为，-基准，把jE混物在相同模量下的温度作为其热变形温度进行比较。实验结果表明，随着弹性体含量的增加，热变形温度降低。和传

6、统的弹性体EPDM以及SEBS增韧PP相比，PP／mPE共混体系具有突出的低温冲击韧性，发生脆韧转变时的临界弹性体含量大为降低，“7ImPE含最超过25wt％H、，，共混物即开始发生脆韧转变，而EPDM和SEBS的含量要分别超过40叭％和80wt％PP的低温冲击强度才有明显的提高。含有40wt％mPE的共混物的低温冲击强度比纯PP提高了20多倍，是含有相同含量EPDM的共混物的9倍多，因此，用mPE替代传统的弹性体，可以在较少的弹性体用量下获得较高的低温冲击韧性，从而减少弹性体带来的模量和强度的损失。EPDM使P

7、P的粘度升高，加工忭变芹：而mPE在较高的剪切速率下使PP的粘度降低，流动性增加。和硬度相近或弹性体含量相同的同类商业化产品相比，PP／mPE共混物有突⋯的低温冲击劬性，而其它性能相差不大。PP低温冲击韧性的改善需要加入大量的弹性体，针对弹性体增韧所带来的基体刚性和强度下降的问题，本文采用了多种增强方法来提高弹性体改性PP材料的刚性和强度，其中采用TLCP对弹性体改性PP进行增强而生成原位复合材料至今未见有文献报导，而有关玻璃纤维增强弹性体改性塑料的相关文献报导也不多见。实验结果表明，在大量弹性体存在的芪混体系，

8、由于填料粒子被弹性体包覆，刚性无机填料对基体的刚性改善作用不大，反而使冲击韧性降低。无机填料对PP／mPE／填料复合材料性能的影响与填料的种类和表面性质有关，经过表面处理的高岭土小仪使复合材料的拉伸强度增加，而且还使PP／mPE共混物的低温冲击强度提高。和无机填料不同，玻璃纤维可以同时大幅度提高PP／mPE共混物的摸最和力学强度，但是和PP／GF复合材料相比，弹性体削弱玻